- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી
આ પણે બધાએ બાળપણમાં રાત્રે આકાશમાં તારાઓ ગણતાં હતાં,ત્યારે કેટલાએ વિચાર્યું હશે : 'શું આ તમામ પ્રકાશમાન બિંદુઓ પર, આપણી પૃથ્વી જેવું જીવન વિકાસ પામ્યું હશે?' ભલે તમે વિચાર્યું ન હોય પરંતુ વિજ્ઞાને આ જિજ્ઞાસાને ગંભીરતાથી લીધી છે. દાયકાઓથી, માનવીએ રેડિયો ટેલિસ્કોપ વડે અવકાશના ખૂણે ખૂણે એલીયન એટલે કે પરગ્રહવાસીના સંદેશાઓ શોધ્યા હતા. પરંતુ માનવીને આ શોધમાંથી માત્ર એક અદભુત મૌન મળ્યું છે. તાજેતરમાં સ્વિટ્ઝર્લેન્ડની ETH ઝયુરિખ યુનિવર્સિટીના વિજ્ઞાનીઓની એક ટીમે એક એવો પ્રશ્ન ઉઠાવ્યો છે. જેણે ખગોળશાસ્ત્રીઓની ઊંઘ હરામ કરી દીધી છે. તેમનું કહેવું છે કે 'કદાચ આપણે જીવન માટે યોગ્ય ગ્રહો શોધવાની વ્યાખ્યા ખોટી રીતે તૈયાર કરી છે.' તેમનું સંશોધન પત્ર 'નેચર એસ્ટ્રોનોમી' જેવાં અગ્રણી વિજ્ઞાન સામયિકમાં પ્રકાશિત થયું છે. અત્યાર સુધી આપણે માનતા હતા કે 'પ્રવાહી પાણીએ જીવનની સૌથી મોટી ચાવી છે.' જેનો આધાર લઈને આપણે, અન્ય ગ્રહો ઉપર પણ સૌપ્રથમ પાણી હોવાના સંકેતો શોધતા હતા, પરંતુ હવે 'પાણી'ને બદલે ગ્રહનું રસાયણશાસ્ત્ર' જોવું પડશે!
એલિયન્સને શોધવાની પદ્ધતિ
માનવીએ પહેલીવાર ટેલિસ્કોપ આકાશ તરફ ગોઠવ્યું ત્યારે એક સમજણ વિકસી કે 'આ તારાઓ પણ સૂર્ય જેવા જ છે. તેમની આસપાસ ગ્રહો હોઈ શકે છે. ૨૦મી સદીના મધ્યભાગમાં ખગોળશાસ્ત્રી ફ્રેન્ક ડ્રેકે પ્રથમ વખત એક સમીકરણ રજૂ કર્યું, જેમાં આપણી આકાશગંગામાં સંસ્કારી સભ્યતાના વિકાસની સંભાવનાને સંખ્યા વડે શોધવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. જેને 'ડ્રેક સમીકરણ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પરંતુ આ સમીકરણમાં સૌથી મહત્ત્વની ચલ રાશિ હતી. : 'જીવન માટે યોગ્ય ગ્રહોની સંખ્યા'. તે સમયે આ ચલ રાશિ માટે એક સરળ ધારણા મૂકવામાં આવી હતી. જ્યાં પ્રવાહી પાણી મળે, ત્યાં જીવનની શક્યતા રહેલી છે. આ ધારણા એટલી સ્વાભાવિક લાગી કે પછીના દાયકાઓમાં 'હેબિટેબલ ઝોન' અથવા 'વસવાટ યોગ્ય ક્ષેત્ર'ની વ્યાખ્યા માત્ર પાણીના તાપમાન પર આધારિત બની ગઈ હતી. ૧૯૯૦ના દાયકામાં પૃથ્વીની ઊંડાઈમાં, દરિયાની તળેટીમાં, અને અતિશય ઠંડા કે ગરમ વિસ્તારોમાં પણ 'એક્સ્ટ્રીમોફાઇલ્સ' નામના સૂક્ષ્મજીવોની હાજરી જોવા મળી હતી. હવે વિજ્ઞાનીઓ માનવા લાગ્યા કે 'પ્રવાહી પાણી હોય ત્યાં, ગમે તેટલા કઠોર વાતાવરણમાં પણ સૂક્ષ્મજીવો જીવી શકતા હતા.' અહીં એક મોટી સમસ્યા જોવા મળી. આધુનિક અંતરિક્ષમાં પણ 'કોઈ પણ ગ્રહ પર જીવનના પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ સંકેત જોવા મળ્યા નથી.' બ્રહ્માંડના જીવનના અસ્તિત્વ બાબતના મૌનને સમજાવવા માટે વિજ્ઞાનીઓએ ઘણાં નવા સમીકરણો ગોઠવ્યાં હતા. કેટલાકને લાગ્યું કે કદાચ આપણે સંદેશા શોધવાની આવૃત્તિ (ફ્રીક્વન્સી) ખોટી છે, તો કેટલાકને લાગ્યું કે કદાચ અન્ય સંસ્કૃતિઓ, આપણા કરતાં અત્યંત અદ્યતન છે અને તેઓ આપણી સમજની બહારની ટેક્નોલોજી વાપરે છે. પરંતુ ETH ઝયુરિખના ડૉ. ક્રેગ વોલ્ટન અને તેમના સાથીઓએ સૌથી સરળ પ્રશ્ન ઉઠાવ્યો છે. જો જીવનની શરૂઆત માટે જરૂરી રાસાયણિક તત્ત્વો જ ગ્રહ પર ન હોય તો ગ્રહ ઉપર જીવનનો વિકાસ કેવી રીતે થઈ શકે?
'વસવાટ યોગ્ય ગ્રહ'ની વ્યાખ્યા
જ્યારે ગ્રહ પીગળેલા ખડક અને ધાતુનો એક ગરમ ગોળો હોય છે. ત્યારે ગ્રહની અંદર ભૌતિક પદાર્થોની 'છટણી' થાય છે. લોખંડ અને નિકલ જેવી ભારે ધાતુઓ, ગર્ભાકર્ષણના જોરે ઊંડે ડૂબી જઈને ગર્ભ બનાવે છે. હલકી ધાતુઓ ઉપર આવીને પ્રાવારણ (mantle) અને પોપડો (crust) રચે છે. પરંતુ આ ભૌતિક છટણી સાથે સાથે, એક રાસાયણિક છટણી પણ થાય છે. અહીં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, ઓક્સિજનનું પ્રમાણ. આ ઓક્સિજન જ નક્કી કરે છે કે ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજન આપણી પાસે સપાટી પર રહેશે કે કાયમ માટે ખોવાઈ જશે.
ટીમે હજારો ગ્રહોની રચનાની પરિસ્થિતિઓનું અનુકરણ કર્યું હતું. તેમણે જોયું કે ઓક્સિજનનું પ્રમાણ બે આત્યંતિક સ્થિતિઓ પેદા કરે છે : પરિસ્થિતિ ૧ : ઓક્સિજન ઓછો હોય તો, ફોસ્ફરસ લોખંડ સાથે બંધાઈ જાય છે. ભારે ધાતુઓ સાથે ડૂબીને ગર્ભમાં ચાલ્યો જાય છે. એક વાર ગર્ભમાં પહોંચ્યા પછી, આ તત્વો જ્વાળામુખી દ્વારા પણ સપાટી પર પાછા નથી આવી શકતા, કારણ કે ગર્ભ સંપૂર્ણપણે અલગ અને અભેદ્ય હોય છે. કોઈપણ ગ્રહ ઉપર જીવનની શરૂઆત કરવા માટે ફોસ્ફરસ તત્વ ખૂબ જ અગત્યનું છે, કારણ ગ્રહની સપાટી ઉપર ફોસ્ફરસની હાજરી ન હોય તો, સજીવ રચનાર મુખ્ય પાયાની ઈંટ ગણાય તેવા, ડીએનએ અને આરએનએ બની શકે નહીં. પરિસ્થિતિ ૨ : ઓક્સિજન વધુ હોય તો, ફોસ્ફરસ પ્રાવારણમાં રહે છે, પરંતુ નાઇટ્રોજન વાતાવરણમાં છૂટો પડી જાય છે.
છેવટે અવકાશમાં ખોવાઈ જાય છે. નાઇટ્રોજન વિના પ્રોટીન બની શકે નહીં. પ્રોટીન વિના કોષોનું માળખું અને કાર્ય શક્ય બને તેમ નથી. આ બે આત્યંતિક સ્થિતિઓની વચ્ચે, ટીમે એક અત્યંત સાંકડી સીમા શોધી કાઢી છે. જ્યાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ 'ન તો ઓછું, ન તો વધુ' હોય છે. ટીમે આ સીમાનું નામ આપ્યું 'કેમિકલ ગોલ્ડિલોક્સ ઝોન' : રાસાયણિક સુવર્ણ સીમા.
ફોસ્ફરસ અને નાઈટ્રોજન
નવા સંશોધન મુજબ, બ્રહ્માંડમાં ક્યાંય જીવનનો વિકાસ થયો હોય તો, તેમને શોધવા માટે, તે ગ્રહ ઉપર માત્ર માત્ર પાણીનું અસ્તિત્વ હોવું પૂરતું નથી. જેમ કોઈ પણ પ્રકારની વાનગી બનાવવા માટે, માત્ર પાણી કામ ચાલતું નથી, પણ વાનગીમાં મીઠું, તેલ અને મસાલા પણ જોઈએ છે. તેવી જ રીતે બ્રહ્માંડમાં જીવન નામની કોઈ વાનગી તૈયાર થઈ ગઈ હોય તો, ત્યાં પણ પાણી સાથે ચોક્કસ રાસાયણિક તત્વોનું સંતુલન જરૂરી છે. આ સંશોધન 'કેમિકલ ગોલ્ડિલોક્સ ઝોન' એટલે કે 'રાસાયણિક સુવર્ણ સીમા'ની વિભાવના રજૂ કરે છે. જેમ સૂર્યથી યોગ્ય અંતરે આવેલો ગ્રહ પાણી માટે યોગ્ય હોય છે, તેમ જે ગ્રહના પથ્થરાળ પોપડામાં ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજન યોગ્ય પ્રમાણમાં હોય તો જ જીવન વિકાસની શક્યતા સાચી થઈ શકે છે.
ડૉ. વોલ્ટન પ્રારંભિક સૌરમંડળની પ્રક્રિયાઓ, સજીવ સૃષ્ટિની શરૂઆતના જીવન પહેલાંની રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવરસાયણશાસ્ત્રનો ભૂરસાયણશાસ્ત્ર સાથેના સહ-વિકાસનો અભ્યાસ કરે છે. આ સંશોધન ટીમમાં ડૉ. લૌરા રોજર્સ અને અન્ય સહયોગીઓનો પણ મહત્ત્વનો ફાળો છે. આ તમામ વિજ્ઞાનીઓએ મળીને સંખ્યાત્મક મોડેલિંગ દ્વારા દર્શાવ્યું કે 'ગ્રહના નિર્માણ દરમિયાન ઓક્સિજનનું પ્રમાણ કેવી રીતે ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજનની ઉપલબ્ધતાને નિયંત્રિત કરે છે.' તેમનું માનવું છે કે પૃથ્વીનો ૪.૫ અબજ વર્ષનો ઇતિહાસ ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવવિજ્ઞાનની એક જટિલ પઝલ છે. પૃથ્વીના પ્રથમ ૫૦ કરોડ વર્ષોના ખડકો આજે ઉપલબ્ધ નથી. જે ગ્રહની રચના અને જીવનના ઉદ્ભવ માટેની પરિસ્થિતિઓને સમજવામાં મોટો અવરોધ છે. આ ખાલી જગ્યાને ભરવા માટે ડૉ. વોલ્ટન ઉલ્કાઓ, પૃથ્વી પરના ખડકો અને જૈવ-ભૂ-રાસાયણિક પ્રણાલીઓનો અભ્યાસ કરે છે. અહીં મુખ્ય સવાલ એ છે કે 'પૃથ્વી આ 'રાસાયણિક સુવર્ણ સીમા'માં કેવી રીતે ગોઠવાઈ શકે છે? આપણે એક્સોપ્લેનેટ પર આ રસાયણશાસ્ત્ર કેવી રીતે માપી શકીએ?
'પાણી'ને બદલે 'રસાયણશાસ્ત્ર' જોવું પડશે?
વિજ્ઞાનીઓએ અગાઉ જે અનુમાન બાંધ્યું હતું, તેની સરખામણીમાં, હાલમાં મળી આવતા બાહ્ય ગ્રહોમાંથી માત્ર ૧થી ૧૦ ટકા ગ્રહો જ આ 'રાસાયણિક સુવર્ણ સીમા'માં બેસી શકે છે. આપણે જેને 'વસવાટ યોગ્ય ગ્રહ' કહીએ છીએ, તેની વ્યાખ્યા હવે માત્ર પાણી અને તારાથી યોગ્ય અંતર પૂરતી મર્યાદિત નથી રહી. ગ્રહની રચના સમયનાં ઓક્સિજન સંતુલનનું પ્રમાણ પણ એટલું જ મહત્વનું બની ગયું છે. હવે જ્યારે આપણે જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ જેવા શક્તિશાળી સાધનો વડે એક્સોપ્લેનેટના વાતાવરણનો અભ્યાસ કરીએ છીએ, ત્યારે આપણે માત્ર પાણીની હાજરી જ નહીં, પરંતુ તારાની રાસાયણિક રચનાને પણ ધ્યાનમાં લેવી પડશે.
પૃથ્વીનો ૪.૫ અબજ વર્ષનો ઇતિહાસએ ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવવિજ્ઞાનની એક જટિલ પઝલ છે. દરેક નવા સંશોધનની જેમ, આ અભ્યાસની પણ કેટલીક મર્યાદાઓ છે. એક્સોપ્લેનેટના પોપડાનું રસાયણશાસ્ત્ર સીધું માપવું અત્યંત મુશ્કેલ છે. આપણે તેમના તારાઓની રચના પરથી અનુમાન લગાવવું પડે છે, જે હંમેશા સચોટ ન પણ હોય. ઉપરાંત, આ સંશોધન 'જીવન આપણે જાણીએ છીએ તેવું' ધારણા પર આધારિત છે. શક્ય છે કે બ્રહ્માંડમાં એવું જીવન હોય જે ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજન વિના પણ પોતાનું અસ્તિત્વ ટકાવી શકતું હોય. ડૉ. વોલ્ટન પોતે સ્વીકારે છે કે 'આવા વૈકલ્પિક જીવનની કલ્પના કરવી ખૂબ મુશ્કેલ છે.' આ સંશોધન કેટલાક ઊંડા પ્રશ્નો મૂકે છે : શું ભવિષ્યમાં મંગળ ગ્રહ પર વસાહત સ્થાપવા માટે આપણે તેના સમગ્ર રાસાયણિક સંતુલનને બદલવાની તકનીક વિકસાવવી પડશે? શું આપણે પૃથ્વી પર જ પ્રકૃતિ સાથે છેડછાડ કરતાં શીખ્યા, તે પાઠ મંગળ પર ઉપયોગી થશે? જો આપણે એક દિવસ એવો ગ્રહ શોધી કાઢીએ જેમાં પુષ્કળ પાણી છે, પરંતુ ફોસ્ફરસ અને નાઇટ્રોજનનો અભાવ છે, તો શું આપણે તેને 'જીવન વિનાનો' ગણીને અવગણી દઈશું, કે પછી જીવનની વૈકલ્પિક વ્યાખ્યાઓ શોધવાનો પ્રયાસ કરીશું?
