في العقود الأخيرة ، اكتشف علماء الفلك العديد من الكواكب التي يعتقدون أنها 'شبيهة بالأرض' بطبيعتها ، مما يعني أنها تبدو أرضية (أي صخرية) وتدور حول نجومها على مسافة مناسبة لدعم وجود الماء السائل على أسطحها . لسوء الحظ ، أشارت الأبحاث الحديثة إلى أن العديد من هذه الكواكب قد تكون في الواقع ' عوالم المياه '، حيث تشكل المياه نسبة كبيرة من كتلة الكوكب.
بالنسبة للمجتمع العلمي ، يبدو أن هذا يشير إلى أن هذه العوالم لا يمكن أن تظل صالحة للسكن لفترة طويلة لأنها لن تكون قادرة على دعم دورة المعادن والغازات التي تحافظ على استقرار المناخ على الأرض. ومع ذلك ، وفقا ل دراسة جديدة بواسطة فريق من الباحثين من جامعة شيكاغو وجامعة ولاية بنسلفانيا ، يمكن أن تكون هذه 'العوالم المائية' صالحة للسكن أكثر مما نعتقد.
دراستهم بعنوان ' صلاحية عوالم مائية كوكب خارج المجموعة الشمسية '، ظهر مؤخرًا فيمجلة الفيزياء الفلكية. أجرى الدراسة إدوين س. كايت ، الأستاذ المساعد بقسم العلوم الجيوفيزيائية بجامعة شيكاغو. واريك ب. فورد ، الأستاذ في جامعة ولاية بنسلفانيا مركز الكواكب الخارجية والعوالم الصالحة للسكن و معهد العلوم السيبرانية و ال مركز أبحاث علم الأحياء الفلكي بولاية بنسلفانيا .
تصوير فنان لعالم مائي. تشير دراسة جديدة إلى أن الأرض تمثل أقلية عندما يتعلق الأمر بالكواكب ، وأن معظم الكواكب الصالحة للسكن قد تكون أكبر من 90٪ من المحيطات. الائتمان: David A. Aguilar (CfA)
من أجل دراستهم ، قام كايت وفورد ببناء نماذج للكواكب الصخرية التي تحتوي على أضعاف مياه الأرض ، مع الأخذ في الاعتبار كيفية تطور درجة حرارة المحيطات والكيمياء على مدى عدة مليارات من السنين. كان الغرض من ذلك هو معالجة بعض الافتراضات القديمة عندما يتعلق الأمر بصلاحية الكوكب للسكن. من أهم هذه العوامل أن الكواكب تحتاج إلى ظروف مشابهة للأرض من أجل دعم الحياة على مدى فترات طويلة من الزمن.
على سبيل المثال ، تمكن كوكب الأرض من الحفاظ على درجات حرارة ثابتة على مدى فترات زمنية طويلة عن طريق سحب غازات الدفيئة إلى معادن (مما يؤدي إلى التبريد العالمي) وتسخين نفسه عن طريق إطلاق غازات الدفيئة عبر البراكين. لن تكون مثل هذه العملية ممكنة في عوالم المياه ، حيث يتكون سطح الكوكب بأكمله (وحتى جزء كبير منه) من الماء.
في هذه العوالم ، يمنع الماء امتصاص الصخور لثاني أكسيد الكربون ويقمع النشاط البركاني. لمعالجة هذا الأمر ، أنشأ كايت وفورد محاكاة لآلاف الكواكب التي تم إنشاؤها عشوائيًا وتتبعوا تطور مناخاتها بمرور الوقت. ما وجدوه هو أن عوالم المياه ستظل قادرة على الحفاظ على توازن درجات الحرارة لمليارات السنين. كما أوضح كايت في أخبار UChicago الأخيرة خبر صحفى :
'هذا حقًا يقاوم فكرة أنك بحاجة إلى استنساخ للأرض - أي كوكب به بعض الأراضي ومحيط ضحل ... كانت المفاجأة أن العديد منهم ظلوا مستقرين لأكثر من مليار سنة ، فقط بحسن حظهم. أفضل تخمين لدينا هو أنه في حدود 10 في المائة منهم '.
انطباع الفنان عن الشكل الذي قد يبدو عليه كوكب خارجي شبيه بالأرض. الائتمان: ESO
بالنسبة لهذه الكواكب ، التي تقع على مسافة مناسبة من نجومها ، أشارت عمليات المحاكاة إلى وجود كمية مناسبة من الكربون. وبينما لم يكن لديهم ما يكفي من المعادن والعناصر من القشرة الذائبة في المحيطات لسحب الكربون من الغلاف الجوي ، إلا أن لديهم ما يكفي من الماء لدورة الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات. كانت هذه العملية كافية على ما يبدو للحفاظ على استقرار المناخ على مدى عدة مليارات من السنين.
قال كايت: 'كم من الوقت يعتمد بشكل أساسي على كوكب ما على ثاني أكسيد الكربون وكيفية تقسيمه بين المحيط والغلاف الجوي والصخور في سنواته الأولى'. 'يبدو أن هناك طريقة للحفاظ على كوكب صالح للسكن على المدى الطويل بدون الدراجات الجيوكيميائية التي نراها على الأرض.'
استندت عمليات المحاكاة إلى الكواكب التي تدور حول نجوم مثل كوكبنا - النجوم من النوع G (القزم الأصفر) - لكن النتائج كانت متفائلة بالنسبة للنجوم من النوع M (القزم الأحمر) أيضًا. في السنوات الأخيرة ، قرر علماء الفلك أن هذه الأنظمة موجودة واعدة لرعاية الحياة بسببهم طول العمر الطبيعي وكيف تصبح أكثر إشراقًا ببطء بمرور الوقت - مما يمنح الحياة وقتًا أطول للظهور.
في حين أن الأقزام الحمراء معروفة أيضًا بوجودها متغير وغير مستقر مقارنة بشمسنا ، مما أدى إلى العديد من التوهجات التي يمكن أن تجرد الغلاف الجوي للكوكب بعيدًا ، فإن حقيقة أن عالم المحيط سيكون قادرًا على تدوير ما يكفي من الكربون للحفاظ على الغلاف الجوي عند درجة حرارة ثابتة أمر مشجع. بافتراض أن بعض الكواكب التي تدور حول الأقزام الحمراء لها غلاف مغناطيسي وقائي ، فإنها أيضًا يمكن أن تكون قادرة على الحفاظ على ظروف تحمل الحياة لفترات طويلة.
انطباع الفنان عن Proxima b ، والذي تم اكتشافه باستخدام طريقة Radial Velocity. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
في السنوات الأخيرة ، تسببت سلسلة اكتشافات الكواكب الخارجية في تحول تركيز دراسات الكواكب الخارجية من الاكتشاف إلى التوصيف. وقد دفع هذا بدوره العلماء إلى البدء في التكهن بأنواع الظروف التي يمكن أن تنشأ فيها الحياة وتزدهر. في حين أن نهج 'الفاكهة المتدلية' لا يزال الوسيلة الأساسية التي يستخدمها العلماء للعثور على الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن - حيث يبحث العلماء عن الكواكب التي لها ظروف مماثلة للأرض - فمن الواضح أن هناك احتمالات أخرى.
في السنوات القادمة ، مع انتشار التلسكوبات الفضائية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) والتلسكوبات الأرضية مثل تلسكوب ثلاثين مترا ، ال تلسكوب كبير للغاية و ال تلسكوب ماجلان العملاق ، سيتمكن علماء الفلك من توصيف الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتحديد ما إذا كانت بالفعل عوالم مائية أو كواكب ذات قشور قارية (مثل الأرض).
هذه التلسكوبات نفسها ستسمح أيضًا لعلماء الفلك بالبحث عن البصمات الحيوية في هذه الأجواء ، والتي لن تساعد فقط في تحديد ما إذا كانت 'قابلة للسكن' ، ولكن 'من المحتمل أن تكون مأهولة'.
قراءة متعمقة: أخبار UChicago
