اولین حیات جهان احتمالا چند ثانیه پس از بیگ‌بنگ به وجود آمد

حیات به مدت ۴ میلیارد سال پیش روی خانه‌مان زمین پدیدار شد. این بازه‌ی زمانی بخش قابل توجهی از تاریخ ۱۳٫۷ میلیاردساله‌ی جهان را تشکیل می‌دهد. اگر حیات روی زمین ظاهر شده، ممکن است جای دیگری هم به وجود آمده باشد. بر اساس تعریف‌های وسیعی که از حیات داریم، زندگی ممکن است حتی چند ثانیه پس از بیگ‌بنگ ظاهر شده باشد.

برای جستجوی منشأ حیات در ابتدا باید آن را تعریف کنیم. بیش از ۲۰۰ تعریف معتبر از این اصطلاح وجود دارند که نشان می‌دهد ارائه‌ی تعریف دقیق از این مفهوم تا چه اندازه دشوار است. برای مثال آیا ویروس‌ها زنده هستند؟ ویروس‌ها تکثیر می‌شوند اما برای این کار به یک میزبان نیاز دارند.

درباره‌ی پریون‌ها یا ساختارهای پروتئینی بیماری‌زا چه می‌توان گفت؟ بحث بر سر تفکیک مرز بین حیات و غیرحیات همچنان ادامه دارد؛ اما برای هدف جستجوی حیات کیهانی می‌توان از تعریف گسترده‌تر و اما مفیدتری استفاده کرد: حیات به هر چیزی گفته می‌شود که بتوان به تکامل داروینی نسبت داد.

تعریف فوق اهمیت زیادی دارد، زیرا در درجه‌ی اول به دنبال جستجوی منشأ حیات هستیم. در مقطعی از تاریخ گذشته‌، زمین سیاره‌ای زنده نبود اما بعدها به میزبان حیات تبدیل شد؛ بنابراین یک دوره‌ی گذار وجود داشته که قطعا مرزهای تعریف را جابه‌جا کرده است. علاوه بر این با جستجوی عمیق‌تر در گذشته و بررسی دیگر گزینه‌های احتمالی حیات باید تعریف گسترده‌ی خود را به ویژه هنگام بررسی گوشه‌کنارهای عجیب‌تر جهان حفظ کنیم.

بر اساس تعریف منشأ حیات، می‌توان گفت حیات روی زمین حداقل ۳٫۷ میلیارد سال پیش ظهور کرده است؛ در آن زمان موجودات زنده‌ی میکروسکوپی به پیچیدگی کافی رسیدند تا ردپایی از فعالیت‌های خود را به جا بگذارند و تا امروز دوام بیاورند. این موجودات زنده شباهت زیادی به موجودات کنونی داشتند: از DNA برای ذخیره‌سازی اطلاعات، از RNA برای رونویسی اطلاعات در پروتئین‌ها و از پروتئین‌ها برای تعامل با محیط و ایجاد کپی‌هایی از DNA استفاده می‌کردند. این شاخه‌ی سه‌طرفه به این دسته از مواد شیمیایی اجازه می‌داد تکامل داروینی را تجربه کنند.

همچنین ممکن است زمین در این فرآیند تنها نبوده باشد و مریخ و زهره هم شرایط مشابهی را از سر گذرانده باشند، درنتیجه اگر حیات در اینجا شکل گرفته، پس ممکن است جای دیگری هم به وجود آمده باشد.

خورشید قطعا اولین ستاره با ویژگی همجوشی هسته‌ای نیست؛ بلکه یکی از نوادگان نسل‌های پیشین ستاره‌ها به شمار می‌رود. حیاتی که می‌شناسیم به چند عنصر کلیدی نیاز دارد: هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن و فسفر. به استثنای هیدروژن که چند دقیقه پس از بیگ‌بنگ ظاهر شد، عنصرهای دیگر در قلب ستاره‌ها طی چرخه‌های حیاتشان ایجاد شدند؛ بنابراین حیات قاعدتا باید زمانی به وجود آمده باشد که حداقل دو نسل از ستاره‌ها زندگی کرده و مرده باشند و با مرگ خود عنصرهایشان را در پهنای کهکشان پخش کرده باشند.

با توجه به تعریف فوق، تاریخ اولین ظهور احتمالی حیات به ۱۳ میلیارد سال قبل بازمی‌گردد. این دوره از تاریخ جهان که زمان شکل‌گیری اولین ستاره‌ها است، طلوع کیهانی نامیده می‌شود. ستاره‌شناس‌ها از زمان دقیق طلوع کیهانی اطلاعی ندارند، اما دوره‌ی آن را چندصد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ تخمین زدند؛ بنابراین با ظاهر شدن اولین ستاره‌ها اولین عنصرهای حیات هم شکل گرفتند.

بنابراین قدمت حیات به شکلی که می‌شناسیم، احتمالا بسیار بیشتر از زمین است. این حیات بر اساس زنجیره‌های کربنی و اکسیژن برای انتقال انرژی در بستری از آب مایع شکل گرفت. حتی دیگر شکل‌های فرضی حیات که بر ویژگی‌های زیست‌شیمیایی عجیب استوارند، به ترکیب مشابهی از عنصرها نیاز دارند. برای مثال برخی از شکل‌های حیات فرازمینی ممکن است به‌جای کربن به سیلیکون به عنوان جزء اصلی سازنده وابسته باشند یا به جای حلال آب با متان ترکیب شوند. صرف‌نظر از اینکه عنصرها چه باشند، باید جایی شکل گرفته باشند و این موقعیت می‌تواند درون قلب ستاره‌ها باشد. بدون ستاره‌ها حیات شیمیایی هم وجود نداشت.

شاید وجود حیات بدون شیمی امکان‌پذیر باشد. به‌سختی می‌توان ظاهر چنین موجوداتی را تصور کرد، اما اگر تعریف گسترده‌تر خود یعنی حیات به معنی هرچیزی در مسیر تکامل را درنظر بگیریم، برای رسیدن به چنین حیاتی دیگر نیازی به مواد شیمیایی نخواهیم داشت. در نتیجه با اینکه شیمی روشی مناسب برای ذخیره‌سازی اطلاعات، استخراج انرژی و برهم‌کنش با محیط است، مسیرهای فرضی دیگری هم برای شکل‌گیری حیات وجود دارند.

برای مثال ۹۵ درصد از محتوای انرژی جهان برای فیزیک ناشناخته هستند و در هیچ دسته‌بندی معلومی قرار ندارد. دانشمندان مطمئن نیستند این عنصرهای اسرارآمیز که با عنوان ماده تاریک و انرژی تاریک از آن‌ها یاد می‌شود، چه ماهیتی دارند.

شاید نیروهای اسرارآمیز طبیعی وجود دارند که صرفا با انرژی یا ماده‌ی تاریک برهم‌کنش دارند. شاید تکه‌های متعددی از ماده‌ی تاریک وجود داشته باشند که یک جدول تناوبی ماده تاریک را شکل می‌دهند. چه کسی می‌داند کدام برهم‌کنش‌ها و کدام شیمی تاریک در انبساط وسیع ستاره‌ها ایفای نقش می‌کند؟ حیات تاریک فرضی شاید در جهان آغازین و پیش از ظهور اولین ستاره‌ها ظاهر شده باشد و با نیروهایی که هنوز نشناخته‌ایم، کنترل شده باشند.

احتمال‌ها روز به روز وسیع‌تر خواهند شد. به باور برخی فیزیکدان‌ها در اولین لحظات بیگ‌بنگ، نیروهای طبیعت بسیار شدید و عجیب بودند به طوری که زمینه‌ی رشد ساختارهای پیچیده را فراهم کردند. برای مثال این ساختارها می‌توانند رشته‌های کیهانی باشند که در واقع تارهایی از فضا زمان هستند که با ستون‌های مغناطیسی به یکدیگر وصل شده‌اند. این ساختارها در صورت داشتن پیچیدگی کافی احتمالا توانسته‌اند اطلاعات را هم ذخیره کنند. همچنین مقدار زیادی انرژی در فضا وجود دارد و ساختارها می‌توانند با تکثیر خود، مسیر تکامل داروینی را طی کنند. هر موجود زنده‌ای در این شرایط ممکن است در یک چشم برهم زدن زندگی کرده و مرده باشد و کل تاریخ زندگی آن به کمتر از یک ثانیه برسد، در حالی که برای خودشان یک عمر بوده است.