قبل 2.4 مليار سنة ، أدت ظاهرة تُعرف باسم حدث الأكسدة العظيم إلى نفخ غاز غير معروف باسم الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض ، مما أدى إلى بث الحياة في العالم. في حين أننا أبناء الأرض لن نعيش طويلاً بدونه ، فإن هذا لا يعني بالضرورة أن الأكسجين هو الغاز العالمي اللازم للإشارة إلى الحياة في مكان آخر.
حدد الباحثون الآن وصفة غازية جديدة يمكن أن تساعد العلماء على البحث بشكل أفضل عن الحياة على الكواكب الخارجية خارج نظامنا الشمسي.
نشر الباحثون من جامعة واشنطن النتائج التي توصلوا إليها في Science Advances ، ونظروا إلى الوراء في تاريخ الأرض الطويل وبحثوا عن الأوقات التي احتوى فيها الغلاف الجوي لكوكبنا على مزيج من الغازات التي كانت خارجة عن السيطرة ، ولكن كان هناك شكل من أشكال الحياة.
جوشوا كريسانسن توتون ، مؤلف الدراسة وطالب الدكتوراه في الأرض و علوم الفضاء في جامعة واشنطن ، شرحت لألفر. "للتحقيق في هذا ، أخذنا أفضل التقديرات لما كان عليه تكوين الغلاف الجوي للأرض في أوقات مختلفة من تاريخها وحساب ما إذا كان هذا الغلاف الجوي خارج التوازن الكيميائي. يقال إن الغلاف الجوي يكون في حالة توازن كيميائي إذا تفاعلت غازاته بالكامل للوصول إلى حالة مستقرة حيث لا يمكن إجراء تفاعلات كيميائية أخرى دون إدخال الطاقة. "
ووجدوا أن أكبر مساهم في اختلال التوازن المبكر للأرض كان عبارة عن مزيج من الغازات التي تشمل الميثان وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء السائل ، مع عدم وجود أول أكسيد الكربون. هذه الغازات غير قادرة على التعايش لفترات طويلة من الزمن ، حيث يجب دائمًا تدمير الميثان. ومع ذلك ، في تاريخ الأرض المبكر ، ظل غاز الميثان يتجدد بفعل الحياة.
وجد الباحثون أنه كان من الصعب للغاية إنتاج كميات كبيرة من الميثان على كوكب صخري دون وجود حياة هناك لتجديده. إذا تم العثور على الميثان وثاني أكسيد الكربون معًا ، فهناك اختلال كيميائي يشير إلى وجود الحياة. مؤشر آخر هو الغياب الواضح لأول أكسيد الكربون ، والذي يجدون أنه لا يميل إلى التراكم في الغلاف الجوي لكوكب هو موطن للحياة. ابحث عن هذه الوصفة بالضبط ، وقد نجد الحياة على كواكب أخرى.
اقرأ التالي:في عالم لانهائي ، أين كل المخلوقات الفضائية؟
في النصف الأول من الجدول الزمني للأرض ، على الرغم من وجود الحياة ، لم يكن هناك فعليًا أي أكسجين في الغلاف الجوي لكوكبنا. حتى في ذلك الوقت ، لم يتم ملاحظة مستويات الأكسجين اليوم إلا في الثامن الأخير من تاريخ كوكبنا ، لذلك من المفترض أن نقترح أن الأكسجين البحت هو الذي يعطي أي مؤشر على الحياة. 
ويضيف كريسانسن توتون:"لهذا السبب وحده ، من المنطقي النظر في البصمات الحيوية البديلة وعدم وضع كل بيضنا في سلة واحدة". "مزيج الميثان وثاني أكسيد الكربون الذي نقترحه يحتمل أن يكون أكثر شيوعًا من الأكسجين. وذلك لأن عملية التمثيل الضوئي المنتجة للأكسجين هي عملية أيض معقدة للغاية استغرقت وقتًا طويلاً لتظهر على الأرض ولم تتطور إلا مرة واحدة. في المقابل ، فإن إنتاج الميثان هو عملية استقلاب بسيطة نسبيًا ، وهناك أدلة تشير إلى أنه تطور على الفور تقريبًا بعد نشأة الحياة. كل ما نحتاجه لإنتاج غاز الميثان هو ثاني أكسيد الكربون وغازات الهيدروجين ، والتي نتوقع أن تنبعث من البراكين على الكواكب الأرضية ".
ويمكن أن نكون أقرب من أي وقت مضى لإيجاد أشكال الحياة خارج الأرض. ناسا على وشك إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) العام المقبل ، وسوف يقضي الوقت في مراقبة الكواكب بحجم الأرض والتي يحتمل أن تكون صالحة للسكن حول النجوم القريبة.
قال كريسانسن توتون لـ Alphr:"إن JWST (والتلسكوبات الكبيرة المستقبلية الأخرى) ستقيس تكوين هذه الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية باستخدام التحليل الطيفي عن بعد". "تمتص الغازات المختلفة الضوء بأطوال موجية تشخيصية محددة ، وبالتالي ، من خلال النظر إلى طيف الضوء من كوكب ما ، يمكن لعلماء الفلك تحديد الغازات الموجودة وكميتها".
بمجرد تحديد الغازات ، يمكن استخدام تركيبة التوقيع الحيوي للباحثين لتفسير النتائج ، وتحديد ما إذا كانت هذه الغازات ناتجة عن وجود الحياة أم لا.
وتابع:"ستكون مهمة علماء الكواكب وعلماء الأحياء الفلكية لتفسير تلك الملاحظات".
تلسكوب جيمس ويب هو خليفة تلسكوب هابل وهو الآن أكبر تلسكوب فضائي في العالم. كان من المفترض إطلاقه في أكتوبر من هذا العام ، لكن وكالة ناسا اضطرت إلى تأجيله حتى فبراير إلى مارس 2019 ، بسبب الحاجة إلى مزيد من الاختبارات.
ومع حلول عام 2019 ، سوف يوجه JWST نظرته إلى أكثر المرشحين الواعدين في نظامنا الشمسي مدى الحياة. هذان المرشحان هما القمرين الجليديين:كوكب المشتري يوروبا وإنسيلادوس التابع لكوكب المشتري. يحتوي كلا القمرين على محيطات من الماء ، والتي تعد أحد المكونات الأساسية للحياة. أظهر يوروبا وإنسيلادوس في السابق دليلاً على أعمدة شبيهة بالسخانات السائلة تنطلق من خلال أسطحها الجليدية السميكة ، مما دفع الباحثين إلى الاعتقاد بأنه يمكنهم توفير مصادر المغذيات والحرارة لأي أشكال حياة تعيش هناك. حتى العام المقبل ، سنضطر إلى الجلوس مع أنفاس متقطعة هنا على كوكبنا المليء بالأكسجين لنرى ما إذا كان تلسكوب ويب يلتقط علامات اختلال التوازن الجوي الذي يعكس التاريخ المبكر للأرض.
