زمین لزوما دارای بهترین موقعیت حیات در راه شیری نیست – دیجیتال مارک

هرچقدر بیشتر پیش می‌رویم بیشتر به این نتیجه می‌رسیم که وجود و تداوم حیات روی زمین نتیجه‌ی شانس محض است. براساس تحلیلی جدید از تاریخچه‌ی راه شیری، بهترین زمان و مکان برای ظهور حیات روی زمین به وجود نیامده است بلکه شش میلیارد سال قبل در دامنه‌های خارجی کهکشان محقق شده است.

موقعیت مکانی و زمانی خاص زمین، دنیایی سکونت‌پذیر را به وجود آورد که در برابر تشعشعات پرانرژی گاما و سوپرنواهایی با پرتوهای کشنده مقاوم ماند. تقریبا در حدود چهار میلیارد سال پیش، مناطق مرکزی کهکشان (از جمله منظومه‌ی شمسی) به نقطه‌ی امن‌تری نسبت به دامنه‌های خارجی آن تبدیل شدند. به گفته‌ی ریکاردو اسپینلی از دانشگاه اینسوبریا و مؤسسه‌ی اخترفیزیک (INAF) در ایتالیا:

پژوهش ما نشان می‌دهد تا حدود ۶ میلیارد سال پیش، به دلیل شکل‌گیری ستاره‌ها و خاصیت فلزی کم، سیاره‌ها در معرض رویدادهای انفجاری و انقراض انبوه قرار داشتند. اما دامنه‌های بیرونی راه شیری از این رویدادها در امان بودند و تعداد سیاره‌ها هم در آن‌ها کم بود. 

انفجارهای کیهانی تأثیر زیادی داشتند. رویدادهای پرانرژی از جمله انفجارهای پرتوی گاما و سوپرنوا، پرتوهای کیهانی را به داخل فضا روانه کردند این پرتوها به قدری شدید هستند که می‌توانند زندگی و حیات یک سیاره را به‌طور کامل نابود کنند.

زمین هم در برابر پرتوهای کیهانی ایمن نیست. انقراض‌های انبوه در طول تاریخچه‌ی زمین رابطه‌ی مستقیمی با سوپرنوا دارند از این انقراض‌ها می‌توان به انقراض پلیوسین پسین در حدود ۲/۶ میلیون سال پیش و انقراض دوونیان پسین در حدود ۳۵۹ میلیون سال پیش اشاره کرد. پرتوهای گاما که کمیاب‌تر اما پرانرژی‌تر از پرتوهای سوپرنوا هستند، نمونه‌ی دیگر از پرتوهای مهلک برای حیات سیاره‌ها هستند.

انفجارهای کیهانی رابطه‌ی مستقیمی با چرخه‌ی حیات ستاره‌ها دارند. سوپرنواها زمانی رخ می‌دهند که ستاره‌ی کلان‌جرم به اواخر عمر خود می‌رسید یا ماده‌ی برافزایشی کوتوله‌ی سفید ناپایدار می‌شود، دوباره مشتعل شده و وارد گداخت می‌شوند. هر دو سناریو منجر به انفجار عظیم مواد ستاره‌ای در فضا می‌شوند.

انفجارهای پرتوی گاما از ستاره‌های در حال فروپاشی منتشر می‌شوند که در حال تبدیل به ستاره‌های نوترونی یا سیاهچاله هستند یا زمانی‌که دو ستاره‌ی نوترونی در یکدیگر ادغام شوند. این رویداد تاکنون در راه شیری دیده نشده است؛ اما تعدادی از انفجارهای گاما از کهکشان‌هایی در فاصله‌ی میلیون‌ها سال نوری رصد شدند. به عقیده‌ی دانشمندان، انفجار پرتوی گاما در حدود ۴۵۰ میلیون سال پیش می‌تواند عامل انقراض انبوه اردوویسین باشد که قبل از ظهور دایناسورها رخ داده است. به گفته‌ی جیانکارلو گیرلاندا از INAF:

سوپرنواها معمولا در مناطق شکل‌گیری ستاره‌ها رایج هستند. در این بخش‌ها ستاره‌های کلان‌جرم تشکیل می‌شوند. از سوی دیگر، انفجارهای پرتوی گاما در مناطقی با عناصر سنگین رخ می‌دهند. در این مناطق ستاره‌های کلان جرمی که با گازهای فقیر فلزی شکل‌گرفته‌اند به دلیل بادهای ستاره‌ای جرم کمتری را از دست می‌دهند.

 تیم پژوهشی برای محاسبه‌ی ایمن‌ترین نقاط حیات، با دقت بالایی به مدلسازی تاریخچه‌ی تکاملی راه‌ شیری پرداخت و به شکل‌گیری مناطقی با احتمالا بالای فعالیت انفجاری پرتوی گاما یا سوپرنوا دقت کرد. براساس مدل آن‌ها، مناطق داخلی راه شیری سریع‌تر از مناطق بیرونی شکل گرفتند؛ بنابراین راه شیری داخلی از نظر تشکیل ستاره‌ها و انفجارهای کیهانی فعال‌تر است. به مرور زمان نرخ شکل‌گیری ستاره‌ها در مناطق داخلی آهسته شد اما در بخش‌های بیرونی افزایش یافت.

دنیا در ابتدا پر از گازهای هیدروژن و هلیوم بود. ستاره‌های اولیه از این گازها تشکیل شدند. عناصر سنگین‌تر هم حاصل همجوشی هسته‌ای ستاره و انفجارهایی مثل سوپرنوا هستند. با زندگی و مرگ تعداد بیشتری از ستاره‌ها، بخش مرکزی راه شیری پر از عناصر سنگین و فلزی شد. در نتیجه تعداد انفجارهای پرتوی گاما در این بخش کاهش یافت. در فاصله‌ی ۶۵۰۰ تا ۲۶ هزار سال نوری از مرکز کهکشان منطقه‌ی امنی به وجود آمد. به گفته‌ی اسپینلی:

در مناطقی با فاصله‌ی کمتر از ۶۵۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان تعداد سوپرنواها بیشتر است. با جداسازی این مناطق نشان می‌دهیم فشار تکاملی در هر عصر براساس GRB-ها تعیین می‌شود. گرچه GRB-ها یا انفجارهای پرتوی گاما کمتر از سوپرنواها رخ می‌دهند می‌توانند عامل انقراض‌های انبوه در فواصل دوردست باشند.

گرچه دامنه‌های بیرونی راه شیری ایمن‌تر از مناطق میانی کنونی بودند، مناطق میانی فعلا برای ما چندان هم ضرری نداشته‌اند. براساس تحلیلی تیمی، در ۵۰۰ میلیون سال اخیر دامنه‌های بیرونی راه شیری بر اثر دو تا پنج انفجار پرتوی گاما پاکسازی شده‌اند. در نتیجه موقعیت منظومه‌ی شمسی ما ایمن‌تر از حد تصور است. اما حتی خطرهای نسبی و انفجارهای کیهانی هم می‌توانند برای ما غیرمنتظره باشند. به گفته‌ی پژوهشگران مقاله:

وجود حیات کنونی روی زمین نشان می‌دهد انقراض‌های انبوه لزوما مانع از احتمال توسعه‌ی حیات پیچیده‌ روی زمین نمی‌شوند. در مقابل، انقراض‌های انبوه در صورتی که با آهنگی صحیح رخ دهند نقشی حیاتی را در تکامل انواع حیات در سیاره‌ی زمین ایفا خواهند کرد.

پژوهش فوق در مجله‌ی Astronomy & Astrophysics منتشر شد.