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Tuesday, April 20, 2021

अगर खगोलविदों ने एक विदेशी दुनिया के वायुमंडल में इसोप्रिन को देखा, तो वहाँ एक अच्छा मौका है वहाँ जीवन है – ब्रह्मांड आज

यह कहना कोई अतिशयोक्ति नहीं है कि हाल के दशकों में एक्स्ट्रासोलर ग्रहों के अध्ययन में विस्फोट हुआ है। तारीख तक, 4,375 एक्सोप्लैनेट्स 3,247 सिस्टम में पुष्टि की गई है, जिसमें 5,856 अन्य उम्मीदवारों की पुष्टि की प्रतीक्षा है। हाल के वर्षों में, एक्सोप्लैनेट अध्ययनों ने खोज की प्रक्रिया से लक्षण वर्णन की प्रक्रिया में संक्रमण शुरू कर दिया है। अगली पीढ़ी के टेलीस्कोप के चालू होने के बाद इस प्रक्रिया में तेजी आने की उम्मीद है।

नतीजतन, खगोलविज्ञानी संभावित “बायोसिग्नर्स” की व्यापक सूची बनाने के लिए काम कर रहे हैं, जो रासायनिक यौगिकों और प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है जो जीवन (ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, आदि) से जुड़े होते हैं। लेकिन एक टीम के नए शोध के अनुसार। मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था (एमआईटी), एक और संभावित बायोसिग्नेचर जो हमें तलाश में होना चाहिए, वह हाइड्रोकार्बन कहलाता है आइसोप्रेन (सीएच) का है।

अध्ययन जो उनके निष्कर्षों का वर्णन करता है, “अनॉक्सी वातावरण के साथ एक्सोप्लेनेट्स में एक संभावित बायोसिग्नेचर गैस के रूप में आइसोप्रीन का आकलन, “हाल ही में ऑनलाइन दिखाई दिया और पत्रिका द्वारा प्रकाशन के लिए स्वीकार किया गया है खगोल। अपने अध्ययन के लिए, एमआईटी टीम ने संभावित बायोसाइन्गॉरेंट्स की बढ़ती सूची पर गौर किया कि आने वाले वर्षों में खगोलविदों की तलाश होगी।

वायुमंडलीय रसायन उपस्थित और आने वाले प्रवाह के आधार पर वायुमंडल कैसे अलग दिख सकते हैं, यह पता लगाने के लिए 3 एक्सोप्लैनेट्स की व्यवस्था। क्रेडिट: जैक एच। मैडेन

आज तक, अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके एक्सोप्लैनेट के विशाल बहुमत का पता लगाया गया है और पुष्टि की गई है। अधिकांश भाग के लिए, खगोलविदों ने अकेले या संयोजन में पारगमन विधि (ट्रांजिट फ़ोटोमेट्री) और रेडियल वेग विधि (डॉपलर स्पेक्ट्रोस्कोपी) पर भरोसा किया है। डायरेक्ट इमेजिंग का उपयोग करके केवल कुछ का ही पता लगाया जा सकता है, जिससे एक्सोप्लैनेट वायुमंडल और सतहों को चिह्नित करना बहुत मुश्किल हो जाता है।

केवल दुर्लभ अवसरों पर ही खगोलविदों को स्पेक्ट्रा प्राप्त करने में सक्षम किया गया है जो उन्हें उस ग्रह के वातावरण की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने की अनुमति देता है। यह या तो एक एक्सोप्लैनेट के वायुमंडल से गुजरने वाले प्रकाश का परिणाम था क्योंकि यह अपने तारे के सामने या कुछ मामलों में जहां प्रत्यक्ष इमेजिंग हुआ था और एक्सोप्लेनेट के वायुमंडल से परावर्तित प्रकाश का अध्ययन किया जा सकता था।

इसमें से बहुत कुछ हमारे वर्तमान दूरबीनों की सीमाओं के साथ करना पड़ता है, जो छोटे, चट्टानी ग्रहों का निरीक्षण करने के लिए आवश्यक रिज़ॉल्यूशन नहीं है जो कक्षा में अपने तारे के करीब हैं। खगोलविदों और खगोलविदों का मानना ​​है कि यह ये ग्रह हैं जो संभावित रूप से रहने योग्य होने की संभावना रखते हैं, लेकिन उनकी सतहों और वायुमंडल से परिलक्षित किसी भी प्रकाश को उनके तारों से आने वाले प्रकाश द्वारा प्रबल किया जाता है।

हालाँकि, यह जल्द ही अगली पीढ़ी के उपकरणों की तरह बदल जाएगा जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) अंतरिक्ष में ले जाता है। सारा सीजर, MIT में भौतिकी और ग्रह विज्ञान के 1941 के प्रोफेसर, अनुसंधान समूह (उर्फ, सीगर ग्रुप) को जिम्मेदार मानते हैं और कागज पर एक सह-लेखक थे। जैसा कि उसने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को बताया:

“जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के आगामी अक्टूबर 2021 के लॉन्च के साथ, हमारे पास बायोसिग्नेचर गैसों की खोज करने की हमारी पहली क्षमता होगी – लेकिन यह कठिन होगा क्योंकि छोटे चट्टानी ग्रह के वायुमंडलीय संकेत शुरू होने के लिए इतने कमजोर हैं। क्षितिज पर JWST के साथ क्षेत्र में काम करने वाले लोगों की संख्या में जबरदस्त वृद्धि हुई है। इस तरह के अध्ययन के रूप में यह एक नए संभावित बायोसिग्नेचर गैसों के साथ आ रहा है, और अन्य कार्य जो ऑक्सीजन जैसे गैसों के लिए भी संभावित गलत सकारात्मक दिखा रहे हैं। “

कलाकार की धारणा ग्रह प्रॉक्सिमा बी दिखाती है जो सौर मंडल के सबसे करीबी तारे लाल बौने तारे प्रॉक्सिमा सेंटॉरी की परिक्रमा करता है। क्रेडिट: ईएसओ / एम। Kornmesser

एक बार जब यह तैनात हो जाता है और चालू हो जाता है, तो JWST हमारे ब्रह्मांड को लंबे समय तक तरंग दैर्ध्य (में) का निरीक्षण करने में सक्षम होगा निकट और मध्य अवरक्त रेंज) और बहुत सुधार संवेदनशीलता के साथ। टेलीस्कोप भी संरचना डेटा प्राप्त करने के लिए स्पेक्ट्रोग्राफ की एक श्रृंखला पर निर्भर करेगा, साथ ही साथ कोरोनॉग्राफ को मूल सितारों के अस्पष्ट प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए। यह तकनीक खगोलविदों को छोटे चट्टानी ग्रहों के वायुमंडल को चिह्नित करने में सक्षम बनाएगी।

बदले में, यह डेटा वैज्ञानिकों को एक एक्सोप्लैनेट की रहने की क्षमता पर बहुत अधिक कठोर अवरोधों को रखने की अनुमति देगा और यहां तक ​​कि ज्ञात (और / या संभावित) बायोसिग्नर्स का पता लगाने के लिए नेतृत्व कर सकता है। जैसा कि कहा गया है, इन “बायोसिग्नसर्स” में जीवन और जैविक प्रक्रिया से जुड़े रासायनिक संकेत शामिल हैं, न कि उन परिस्थितियों के प्रकारों का उल्लेख करने के लिए जो इसके अनुकूल हैं।

इनमें ऑक्सीजन गैस (O) शामिल हैं), जो पृथ्वी पर जीवन के अधिकांश रूपों के लिए आवश्यक है और प्रकाश संश्लेषक जीवों (पौधों, पेड़ों, साइनोबैक्टीरिया, आदि) द्वारा निर्मित है। ये वही जीव कार्बन डाइऑक्साइड (CO) का चयापचय करते हैं), जो ऑक्सीजन-चयापचय जीवन को एक बेकार उत्पाद के रूप में उत्सर्जित करता है। पानी भी है (Hओ), जो सभी जीवन के लिए आवश्यक है जैसा कि हम इसे जानते हैं, और मीथेन (सीएच)), जो कार्बनिक पदार्थ को क्षय करके उत्सर्जित होता है।

माना जाता है कि ज्वालामुखीय गतिविधि को ग्रहों की वास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए माना जाता है, रासायनिक ज्वालामुखी जो कि ज्वालामुखी से जुड़े हैं – हाइड्रोजन सल्फाइड (Hएस), सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ)), कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), हाइड्रोजन गैस (H)), आदि – को भी बायोसाइन्सेर्स माना जाता है। इस सूची में, ज़हान, सीगर और उनके सहयोगियों ने एक और संभावित बायोसिग्नेचर – आइसोप्रीन जोड़ने की कामना की। जैसा कि Zhan ने ईमेल के जरिए यूनिवर्स टुडे को समझाया:

“एमआईटी में हमारा शोध समूह संभावित जैव-गैस के रूप में सभी संभावित गैसों का पता लगाने के लिए एक समग्र दृष्टिकोण का उपयोग करने पर केंद्रित है। हमारे पूर्व कार्य से सभी छोटे अणुओं के डेटाबेस का निर्माण हुआ। हम सबसे प्रशंसनीय बायोसिग्नेचर गैस उम्मीदवारों की पहचान करने के लिए ASM डेटाबेस को फ़िल्टर करने के लिए आगे बढ़ते हैं, जिनमें से एक आइसोप्रिन है, मशीन सीखने और डेटा-संचालित दृष्टिकोणों का उपयोग करते हुए – डॉ। झूचांग झान। “

छवि आईएसएस से अभियान 13 के चालक दल के सदस्य द्वारा ली गई, क्लीवलैंड ज्वालामुखी, एलेयूटियन द्वीप, अलास्का का विस्फोट दिखा। साभार: NASA

अपने चचेरे भाई मीथेन की तरह, आइसोप्रीन एक कार्बनिक हाइड्रोकार्बन अणु है जो पृथ्वी पर विभिन्न प्रजातियों द्वारा द्वितीयक मेटाबोलाइट के रूप में निर्मित होता है। पर्णपाती वृक्षों के अलावा, इसोप्रिन भी बैक्टीरिया, पौधों और जानवरों जैसे विकासवादी-दूर के जीवों की एक विविध सरणी द्वारा निर्मित होता है। जैसा कि सीगर ने बताया, यह इसे संभावित बायोसिग्नचर के रूप में आशाजनक बनाता है:

“आइसोप्रिन होनहार है क्योंकि यह पृथ्वी पर जीवन के विशाल गुणों से निर्मित है-जितना कि मीथेन उत्पादन! इसके अलावा, जीवन रूपों की एक विशाल विविधता (बैक्टीरिया से पौधों और जानवरों तक), जो एक दूसरे से विकासवादी दूरी हैं, आइसोप्रीन का उत्पादन करते हैं, यह सुझाव देते हैं कि यह किसी प्रकार का प्रमुख निर्माण ब्लॉक हो सकता है जो जीवन कहीं और भी बना सकता है। “

जबकि आइसोप्रीन पृथ्वी पर मीथेन के रूप में प्रचुर मात्रा में है, ऑक्सीजन और ऑक्सीजन युक्त कणों के साथ बातचीत से आइसोप्रीन नष्ट हो जाता है। इस कारण से, झांग, सीगर और उनकी टीम ने एनोक्सिक वायुमंडल पर ध्यान केंद्रित करना चुना। ये ऐसे वातावरण हैं जो मुख्य रूप से H से बने होते हैं2, सीओ, और नाइट्रोजन गैस (एन), जो पृथ्वी के आदिम वातावरण से बना था के समान है।

उनके निष्कर्षों के अनुसार, एक आदिम ग्रह (जहां जीवन उभरने लगा है) उसके वातावरण में प्रचुर मात्रा में आइसोप्रीन होता है। यह पृथ्वी पर 4 से 2.5 बिलियन साल पहले का मामला रहा होगा जब एकल-कोशिका वाले जीवों का एकमात्र जीवन था और प्रकाश संश्लेषक साइनोबैक्टीरिया धीरे-धीरे पृथ्वी के वायुमंडल को ऑक्सीजन-युक्त में परिवर्तित कर रहे थे।

2.5 बिलियन साल पहले, इसका समापन “महान ऑक्सीजन घटना“(जीओई), जो कई जीवों (और आइसोप्रीन जैसे मेटाबोलाइट्स) के लिए विषाक्त साबित हुआ। यह इस समय के दौरान भी था कि जटिल जीवनरूप (यूकेरियोट्स और बहु-कोशिका वाले जीव) उभरने लगे थे। इस संबंध में, आइसोप्रीन का उपयोग उन ग्रहों को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है जो कि एक प्रमुख विकासवादी बदलाव के बीच में हैं और भविष्य के पशु फ़ाइला के लिए आधार तैयार कर रहे हैं।

लेकिन जैसा कि झांग ने कहा, इस संभावित बायोसिग्नेचर को चिढ़ाना JWST के लिए भी एक चुनौती होगी:

“एक बायोमार्कर के रूप में आइसोप्रीन के साथ केवेट हैं: 1. 10x-100x पृथ्वी की आइसोप्रीन उत्पादन दर का पता लगाने के लिए आवश्यक है; 2. मीथेन या अन्य हाइड्रोकार्बन की उपस्थिति से निकट-इन्फ्रारेड आइसोप्रिन वर्णक्रमीय विशेषता का पता लगाया जा सकता है। आइसोप्रीन की अद्वितीय पहचान JWST के साथ चुनौतीपूर्ण होगी, क्योंकि कई हाइड्रोकार्बन अणु निकट-इन्फ्रारेड तरंग दैर्ध्य में इसी तरह के स्पेक्ट्रा विशेषताओं को साझा करते हैं। लेकिन भविष्य के टेलीस्कोप जो मध्य-आईआर तरंग दैर्ध्य पर ध्यान केंद्रित करते हैं, आइसोप्रिन वर्णक्रमीय विशेषताओं का विशिष्ट रूप से पता लगाने में सक्षम होंगे। ”

JWST से परे, द नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप (हबल मिशन के उत्तराधिकारी) को भी 2025 तक अंतरिक्ष में ले जाना होगा। इस वेधशाला में “वन-हंड्रेड हब्स” की शक्ति होगी और इसके हाल ही में अपग्रेड किए गए इन्फ्रारेड फ़िल्टर इसे अपने आप पर और सहयोग के साथ एक्सोप्लैनेट की विशेषता बताएंगे। JWST और अन्य “महान वेधशालाएँ।”

वर्तमान में पृथ्वी पर कई जमीन आधारित टेलीस्कोप भी बनाए जा रहे हैं जो परिष्कृत स्पेक्ट्रोमीटर, कोरोनोग्राफ और अनुकूली प्रकाशिकी (एओ) पर भरोसा करेंगे। इनमें शामिल हैं बहुत बड़ा टेलिस्कोप (ईएलटी), द विशालकाय मैगलन टेलीस्कोप (GMT), द तीस मीटर दूरबीन (TMT) ये टेलिस्कोप एक्सोप्लैनेट्स के प्रत्यक्ष इमेजिंग अध्ययन का संचालन करने में भी सक्षम होंगे, और परिणाम जमीन-तोड़ने वाले होने की उम्मीद है।

केपलर रहने योग्य क्षेत्र ग्रहों के सापेक्ष आकार 2013 अप्रैल 18 के रूप में खोजे गए। बाएं से दाएं: केप्लर -22 बी, केप्लर -69 सी, केप्लर -62 ई, केप्लर -62 एफ और पृथ्वी (पृथ्वी को छोड़कर, ये कलाकारों के प्रस्तुतिकरण हैं)। साभार: NASA / Ames / JPL-Caltech

बेहतर उपकरणों के बीच, तेजी से डेटा विश्लेषण और तकनीकों में सुधार, और हमारी कार्यप्रणाली में सुधार, एक्सोप्लैनेट्स के अध्ययन में केवल तेजी लाने की उम्मीद है। अध्ययन के लिए हजारों से अधिक उपलब्ध होने के अलावा (जिनमें से कई चट्टानी और “पृथ्वी की तरह”) होंगे, उनमें से जो अभूतपूर्व विचार हमारे पास होंगे वे हमें बस यह देखने देंगे कि कितने रहने योग्य दुनिया हैं।

यह हमारे जीवनकाल के भीतर अलौकिक जीवन की खोज का परिणाम है या नहीं, यह देखा जाना बाकी है। लेकिन एक बात साफ है। आने वाले वर्षों में, जब खगोलविदों ने सभी नए डेटा के माध्यम से कंघी करना शुरू किया, तो उनके पास एक्सोप्लैनेट वायुमंडल पर होगा, उनके पास उनका मार्गदर्शन करने के लिए बायोसिग्नर्स की एक व्यापक सूची होगी।

सीगर और ज़ान के पिछले काम में एक मार्टियन ग्रीनहाउस के लिए एक अवधारणा शामिल है जो चार अंतरिक्ष यात्रियों के चालक दल के लिए दो वर्षों तक सभी आवश्यक भोजन प्रदान कर सकती है। यह ग्रीनहाउस, के रूप में जाना जाता है व्यवहार्य अलौकिक निवास के लिए बायोस्फीयर इंजीनियर वास्तुकला (BEAVER), 2019 में दूसरा स्थान लिया नासा बिग आइडिया चैलेंज। आप इसके बारे में अधिक पढ़ सकते हैं यहां

आगे की पढाई: arXiv

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