کشف مولکول نشانگر حیات در یک کوتوله قهوه‌ای، دانشمندان را شگفت‌زده کرده است

کشف فسفین در جو کوتوله‌ی قهوه‌ای ولف ۱۱۳۰سی (Wolf 1130C) در فاصله‌ی ۵۴ سال نوری از زمین، معمای شیمی فسفر در سراسر کهکشان راه شیری را پیچیده‌تر کرده است. به گفته‌ی تیمی از پژوهشگران به سرپرستی آدام برگاسر، اخترفیزیک‌دان در دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو، جرم باستانی ولف ۱۱۳۰سی با بیش از ۱۰ میلیارد سال قدمت، دارای فسفین با غلظتی حدود ۱۰۰ قسمت در هر میلیارد است.

نخستین و تاکنون تنها شناسایی قطعی فسفین (PH3) در کوتوله‌ای قهوه‌ای در جرم باستانی ولف ۱۱۳۰سی گزارش شده است. مقدار مشاهده‌شده با پیش‌بینی مدل‌ها همخوانی دارد، اما پرسش مهمی را ایجاد می‌کند: چرا فسفین در کوتوله‌های قهوه‌ای دیگر دیده نمی‌شود؟

تناقض یادشده، نشان می‌دهد که درک ما از شیمی فسفر کامل نیست و جایگاه فسفین را به‌عنوان یک نشانگر زیستی بالقوه، زیر سؤال می‌برد. کشف ولف ۱۱۳۰سی یادآوری می‌کند که فسفین را نمی‌توان به‌سادگی نشانه‌ی حیات دانست، زیرا این مولکول می‌تواند در محیط‌های غیرزیستی هم شکل بگیرد.

برگاسر در گفت‌وگو با ساینس‌آلرت توضیح داد: «مشکل در واقع ولف ۱۱۳۰سی نیست، بلکه کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های غول‌پیکر دیگر هستند. بر اساس درک فعلی ما از شیمی پویای جوهای غنی از هیدروژن در دماهای پایین، انتظار داریم فسفین شکل غالب فسفر باشد.»

ماجرای فسفین پیش‌تر نیز در سال ۲۰۲۰ خبرساز شده بود، زمانی که دانشمندان اعلام کردند در جو زهره فسفین یافته‌اند. در زمین، این مولکول عمدتاً توسط میکروب‌ها تولید می‌شود و به همین دلیل اخترزیست‌شناسان آن را یک نشانگر زیستی احتمالی می‌دانند. بااین‌حال، وجود فسفین تنها به فرآیندهای زیستی محدود نمی‌شود. این مولکول در مقادیر زیاد در جو مشتری و زحل نیز یافت شده و در اعماق داغ و پرفشار آن‌ها تشکیل می‌شود و سپس، به‌وسیله‌ی همرفت به لایه‌های بالاتر جو انتقال می‌یابد.

مدل‌های شیمی جو سیاره‌های غول‌پیکر و کوتوله‌های قهوه‌ای براساس داده‌های مشتری و زحل ساخته شده‌اند و معمولاً برای مولکول‌هایی مانند آمونیاک، کربن‌دی‌اکسید و متان به‌خوبی جواب می‌دهند. اما همان‌طور که برگاسر توضیح می‌دهد، شیمی فسفر رفتاری متناقض دارد. او می‌افزاید: «مدل ما برای مشتری، زحل و اکنون ولف ۱۱۳۰سی درست است، اما برای کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های فراخورشیدی دیگر خیر. این یک معمای واقعی است.»

کوتوله‌های قهوه‌ای که میان سیاره‌های غول‌پیکر و ستاره‌های کوچک قرار می‌گیرند، به‌عنوان آزمایشگاه‌های ارزشمند برای مطالعه‌ی هر دو دسته شناخته می‌شوند. پژوهشگران برای بررسی ولف ۱۱۳۰سی از تلسکوپ جیمز وب استفاده کردند و طیف‌نگاری فروسرخ آن را برای یافتن اثر جذب نور توسط فسفین انجام دادند. نتیجه خیلی زود مشخص شد.

برگاسر می‌گوید: «شگفت‌آور بود که ویژگی طیفی فسفین از همان ابتدا در داده‌ها به‌وضوح دیده می‌شد. در مطالعات قبلی برای یافتن ردهای ضعیف این مولکول نیاز به تحلیل‌های پیچیده بود، اما در ولف ۱۱۳۰سی حتی در داده‌های با وضوح پایین هم آشکار بود.»