هوش مصنوعی از راز ترکیبات آلی سیاره کوتوله سرس پرده برداشت

مطالعات گذشته نشان داده‌اند سیاره کوتوله سرس حاوی ترکیبات آلی است که می‌توانند نشانه‌هایی از بلوک‌های سازنده حیات در نظر گرفته شوند. این مواد آلی عمدتاً شامل ترکیبات کربن‌دار پیچیده‌ای هستند که برای شکل‌گیری حیات ضروری هستند.

کشف این مواد سرس را به یکی از جذاب‌ترین اهداف‌ پژوهش‌های مرتبط با منشأ حیات در منظومه شمسی تبدیل کرده است اما تاکنون مشخص نبود این ترکیبات آلی در خود سرس شکل گرفته‌اند یا از طریق برخورد سیارک‌ها و دنباله‌دارها به این سیاره کوتوله منتقل شده‌اند.

در پژوهشی جدید که نتایج آن در AGU Advances منتشر شده، تیمی به رهبری مؤسسه تحقیقات منظومه شمسی ماکس پلانک (MPS)، دقیق‌ترین تحلیل روی ترکیبات آلی سرس و ویژگی‌های زمین­‌شناختی آنها را ارائه داده است.

دانشمندان با استفاده از هوش مصنوعی و داده‌های جمع‌آوری‌شده با فضاپیمای داون ناسا (Dawn)، اسکن دقیقی از سرس انجام داده‌اند تا مناطقی را که ترکیبات آلی دارند، نقشه‌برداری کنند.

هدف این پژوهش تعیین این مسئله است که این بلوک‌های سازنده‌ حیات از درون سرس منشأ گرفته‌اند یا از طریق منابع خارجی به آنجا منتقل شده‌اند.

براساس یافته‌های آنها، مواد آلی که در چندین نقطه از سطح سرس شناسایی شده‌اند، به احتمال زیاد، منشأ خارجی دارند و از منابع فراتر از این سیاره کوتوله به آن منتقل شده‌اند. به نظر می‌رسد سیارک‌هایی از کمربند سیارکی بیرونی، این ترکیبات آلی را طی برخوردهای کیهانی به سرس آورده‌اند. این کشف سرنخ‌های مهمی درباره چگونگی پراکندگی مواد لازم برای حیات در منظومه شمسی ارائه می‌دهد.

بلوک‌های سازنده حیات در منظومه شمسی

مولکول‌های آلی عناصر اساسی برای ایجاد شرایط مناسب حیات شناخته می‌شوند. این ترکیبات که عمدتاً از کربن، هیدروژن و مقادیر کمی از عناصر دیگر تشکیل شده‌اند، پایه و اساس تمام اشکال حیات روی زمین هستند.

در دهه‌های اخیر، دانشمندان موفق به کشف مولکول‌های مشابهی در نقاط دوردست منظومه شمسی شده‌اند؛ ازجمله در اجرام فرانپتونی، دنباله‌دارها و سیارک‌های دورافتاده. این اجرام از زمان شکل‌گیری منظومه شمسی تاکنون تقریباً دست‌نخورده باقی مانده‌اند.

به همین دلیل، بسیاری از پژوهشگران بر این باورند که بلوک‌های سازنده حیات ممکن است از همان ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی وجود داشته و به‌مرور به مناطق داخلی آن، ازجمله زمین، منتقل شده باشند.

سیاره کوتوله سرس

سرس تاریخچه شگفت‌انگیزی دارد. این جرم در کمربند سیارکی میان مریخ و مشتری قرار گرفته و زمانی آن را سیارک می‌دانستند اما به­‌دلیل اندازه‌ آن – ۲۵ درصد کل جرم کمربند سیارکی را تشکیل می‌دهد -و ویژگی‌های منحصربه‌فردش- از دیگر اجرام سنگی این منطقه متمایز بود. این تفاوت‌ها موجب شد سال ۲۰۰۶، سرس به‌عنوان سیاره کوتوله طبقه‌بندی شود.

سرس در میانه کمربند سیارکی قرار دارد، به این معنا که نه کاملاً متعلق به بخش داخلی منظومه شمسی است و نه نواحی بیرونی آن. برخی مطالعات نشان می‌دهند ممکن است این جرم آسمانی در همین منطقه شکل گرفته باشد.

این موضوع پرسشی اساسی پیش روی دانشمندان می‌گذارد: مواد آلی موجود در سرس در همان کمربند سیارکی شکل گرفته‌اند یا بعدها به این سیاره کوتوله منتقل شده‌اند؟

مأموریت داون و کشف رسوبات آلی در سرس

مارس ۲۰۱۵، کاوشگر «داون» ناسا به سرس رسید و حدود 3.5 سال در مدار این سیاره قرار داشت. در این مأموریت، داون با کمک ابزارهایی ازجمله سیستم دوربین علمی پیشرفته و طیف‌سنج، نقشه جامعی از سطح سرس تهیه کرد. سپس دانشمندان با بررسی داده‌های طیف‌سنج و اندازه‌گیری تغییرات روشنایی نور بازتاب‌شده از سرس در طول‌موج‌های مختلف، وجود مواد آلی را در این سیاره تأیید کردند.

مواد آلی، به‌ویژه مولکول‌های پیچیده‌ای مانند هیدروکربن‌ها، معمولاً در طول‌موج‌های بلندتر نور بیشتری بازتاب می‌دهند؛ زیرا ساختار مولکولی آنها بر نحوه‌ جذب و پراکندگی نور تأثیر می‌گذارد. براساس این تحلیل اولیه، پژوهشگران احتمال دادند این رسوبات حاوی هیدروکربن‌های آلیفاتیک باشند اما داده‌های داون برای تعیین دقیق نوع این مولکول‌ها کافی نبود.

اکنون پژوهش جدید توانسته با استفاده از هوش مصنوعی، داده‌های داون را به‌دقت تجزیه‌وتحلیل کند. در این پژوهش، محققان سطح سرس را برای یافتن مواد آلی، به‌ویژه هیدروکربن‌های آلیفاتیک (ترکیبات زنجیره‌ای که درنتیجه برهم‌کنش طولانی‌مدت آب و سنگ شکل می‌گیرند)، بررسی کردند.

پیش‌ازاین، مطالعات نشان داده بودند چنین ترکیباتی ممکن است در سطح سرس پراکنده باشند؛ به همین دلیل، دانشمندان تصمیم گرفتند موقعیت دقیق و ویژگی‌های زمین‌شناختی آنها را با دقت بیشتری بررسی کنند.

هوش مصنوعی این امکان را فراهم کرد تا تمام داده‌های مأموریت داون نظام‌مند بررسی شوند و الگوهایی که پیشتر نادیده گرفته شده بودند، آشکار شوند.

ظاهراً رسوبات آلی سرس به یخ­‌فشان‌­ها ارتباطی ندارند

سرس با یخ­‌فشان‌­هایش (Cryovolcanism) شناخته می‌شود. این سیاره زیر سطح خود مخزنی از آب شور دارد که در برخی مناطق به سطح سیاره نشت می‌کند؛ به آن یخ‌فشان می­‌گویند.

«آندریاس ناتوس»، مدیر تیم دوربین داون در MPS، می‌­گوید: «تاکنون تصور می­‌شد یخ‌فشان‌های منحصربه‌فرد سرس مواد آلی را از درون سیاره به سطح منتقل کرده‌اند اما نتایج ما خلاف این را نشان می‌دهند.»

«رانجان سارکار»، نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح می‌دهد:

«مکان‌های وجود این مولکول‌های آلی در سرس واقعاً نادرند و هیچ نشانه‌ای از یخ‌فشان‌ها در آنها دیده نمی‌شود.»

به گفته محققان، بیشتر این رسوبات اطراف دهانه بزرگ «ارنوتت» (Ernutet) در نیم‌کره شمالی سرس ظاهر شده‌اند و فقط 3 مورد در مکان‌های دورتر قرار داشتند. 2 مورد از این نواحی قبلاً شناسایی نشده بودند.

نتایج پژوهش نشان می‌دهد جایی که شواهدی از یخ‌فشان‌ها وجود دارد، هیچ نشانه‌­ای از مواد آلی یافت نمی‌­شود و از سوی دیگر، جایی که مواد آلی یافت می‌شوند، نشانه‌ای از ویژگی‌های آتشفشانی یا تکتونیکی وجود ندارد؛ بنابراین، این ایده که یخ‌فشان‌ها ترکیبات آلی را از درون به سطح منتقل کرده‌اند، به چالش کشیده می­‌شود.

«مارتین هافمن» از MPS، درمورد یافته‌های تیم توضیح می­‌دهد:

«در هیچ‌کدام از این رسوبات نشانه‌ای از فعالیت‌های آتشفشانی یا تکتونیکی در زمان حال یا گذشته پیدا نکردیم؛ نه در گودال‌ها، نه دره‌ها، نه گنبدهای آتشفشانی و نه در دهانه‌های گازی. همچنین، هیچ دهانه برخوردی عمیقی در نزدیکی آنها وجود ندارد.»

احتمالاً سیارک‌ها بلوک‌های سازنده حیات را به سرس آورده‌اند

محققان معتقدند برخوردهای یک یا چند سیارک از کمربند سیارکی بیرونی مواد آلی را به سرس آورده است. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهند این سیارک‌ها همواره با سرس برخورد می‌کنند. ازآنجاکه این همسایگان نسبتاً نزدیک سریع حرکت نمی‌کنند، گرمای زیادی در اثر برخورد ایجاد نمی‌شود و ترکیبات آلی می‌توانند از این دما جان سالم به درببرند.

ناتوس توضیح می‌دهد: «رسوبات آلی که تاکنون با داون شناسایی شده‌اند، احتمالاً از خود سرس منشأ نگرفته‌اند.»

به گفته ناتوس، ابزارهای داون قادر به شناسایی تمامی ترکیبات آلی نیستند، بنابراین همچنان این امکان وجود دارد که برخی از آنها در اقیانوس زیر سطح سرس شکل گرفته و به سطح آمده باشند.

اکتشاف‌های آینده

به گفته دانشمندان، این پژوهش نشان می‌دهد سرس ممکن است میزبان انواع مختلفی از مولکول‌های آلی باشد؛ برخی از این مولکول‌ها با برخوردهای سیارکی وارد شده‌اند و برخی دیگر ممکن است در درون سیاره تولید شده باشند.

برای تأیید فرضیه دوم، تیم تحقیقاتی پیشنهاد داده است در آینده مأموریتی برای نمونه‌برداری مستقیم از زیر سطح سرس راه‌اندازی شود. این مأموریت می‌تواند پاسخ‌های قطعی درباره اینکه «سرس ترکیبات آلی را در اقیانوس پنهان خود تولید کرده آیا این فرایند هنوز ادامه دارد؟» ارائه دهد. 

درک اینکه این مواد آلی چگونه و از کجا شکل گرفته‌اند، می‌تواند به سؤالات گسترده‌تری درباره توزیع بلوک‌های سازنده حیات در سراسر منظومه شمسی پاسخ دهد. 

محققان امیدوارند با ترکیب تجزیه‌وتحلیل پیشرفته داده‌ها و اکتشافات آینده، بتوانند اطلاعات بیشتری درباره چگونگی تشکیل و سفر بلوک‌های سازنده حیات به دست آورند و شاید سرنخ‌های جدیدی درباره منشأ حیات روی زمین و سایر نقاط کشف کنند.