تعتمد قابلية الكواكب للسكنية على مساحاتها الداخلية

تركز الكثير من العناوين الرئيسية والمناقشات حول قابلية الكواكب الخارجية للسكنى على قربها من نجمها وعلى وجود الماء. إنه أمر منطقي ، لأن هذه عوامل مقيدة بشدة. لكن هذه الخصائص الكوكبية هي في الحقيقة مجرد نقطة انطلاق للمناقشة الصالحة للسكن / غير الصالحة للسكن. ما يحدث في باطن الكوكب مهم أيضًا.

هناك عدد محير تقريبًا من العوامل التي تجعل الأرض كوكبًا يحافظ على الحياة. الغلاف الجوي والماء والقرب من نجمها. نوع النجم واستقراره ، الاستقرار المداري للكوكب ، موقعه في المجرة. هذه ليست سوى بعض من تلك التي تتم مناقشتها في كثير من الأحيان. قد تلعب عوامل أخرى أكثر سرية مثل حجم القمر دورًا مهمًا أيضًا.

'يكمن جوهر القابلية للسكن في باطن الكوكب.'

من 'ما الذي يجعل كوكبًا صالحًا للسكنى؟'

لكنه أيضًا لب الأرض المنصهر هو الذي يلعب دورًا رئيسيًا في قابلية الأرض للسكن ، من خلال تكوين الغلاف المغناطيسي الذي يحمينا من أشعة الشمس المميتة. وعلى الرغم من أننا قد نكون على دراية بهذا الجانب من لب الأرض الذي يسمح بإمكانية السكن ، فإن تكوينه الداخلي يساهم بطرق أخرى.

صاغ فريق من الباحثين في معهد كارنيجي أ رسالة نشرت في علوم ه حث الباحثين على توسيع نطاقهم عندما يتعلق الأمر بتحديد صلاحية السكن. جوهر رسالتهم هو أن القابلية للسكن معقدة للغاية بحيث يتعذر على تخصص علمي تحديدها ، وأن هناك حاجة إلى نهج شامل أو متكامل للغاية لاكتساب طريقة أكثر عملية لتحديد الكواكب الخارجية التي قد تكون صالحة للسكن.

وهي قراءة رائعة.

'ستنشئ البشرية مكتبة من المعلومات حول المغلفات الغازية التي لا تشكل سوى جزء من المليون من كتلة كوكب خارج المجموعة الشمسية.'

من 'ما الذي يجعل كوكبًا صالحًا للسكن'.

مع نمو قوتنا في الملاحظة ، يؤكد العلماء على أن منهجيتنا لتحديد قابلية السكن يجب أن تنمو أيضًا.

حاليًا ، يمكن للعلماء اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية ، وتحديد مدى قربه من نجمه ، وتقييد كتلته وكثافته ، ثم إجراء تخمينات احتمالية حول إمكانية السكن من هناك. ينصب التركيز في ذلك على محاولة التأكد من الغلاف الجوي المحتمل لكوكب ما. ولكن حتى لو حصلنا على الغلاف الجوي المناسب ، فقد قشرنا الطبقة الأولى فقط من البصل. كما يقولون في رسالتهم ، 'ستقوم الإنسانية ببناء مكتبة من المعلومات حول المغلفات الغازية التي لا تشكل سوى جزء من المليون من كتلة كوكب خارج المجموعة الشمسية.'

لكن ماذا بعد ذلك؟ ماذا عن باقي كتلة الكوكب؟ هل تحدد صلاحية السكن؟

يعتمد الكثير من تحديدنا لصلاحية الكوكب للسكن على فهمنا للمنطقة الصالحة للسكن ، وهي مدى المسافة من النجم المضيف الذي يسمح بوجود الماء السائل. يقول العلماء وراء هذه الرسالة إننا بحاجة إلى الذهاب أبعد من ذلك. حقوق الصورة: تشيستر هارمان. الكواكب: PHL في UPR Parecibo ، ناسا / مختبر الدفع النفاث.

فريق العلماء هو أنات شاهار ، وبيتر دريسكول ، وأليسيا وينبرجر ، وجورج كودي. يتحدثون في رسالتهم عن الطرق العديدة التي يحدد بها باطن الأرض قابليتها للسكن.

يقر الفريق أنه من منظور البحث عن الكواكب ، فإن كل شيء يبدأ من الغلاف الجوي. الإشارات المحيرة من الغلاف الجوي ، مثل وجود الأكسجين أو تركيبة كيميائية غير متوازنة ، يمكن أن تكون علامات على الحياة والقدرة على السكن. لكنها بعيدة عن أن تكون نهائية.

الأجواء هي أشياء معقدة وديناميكية. إنها تخضع لجميع أنواع المدخلات ، من مصادر المواد الكيميائية داخل باطن الأرض إلى قدرة الداخل على العمل كأحواض للمواد الكيميائية. إنها دائمًا في حالة تغير مستمر ، وتتطلب نوعًا من الاستقرار على مدى فترات طويلة من الزمن لتزدهر الحياة.

الجميع على دراية بدورة مياه الأرض ، ولكن هناك دورات أخرى تعمل أيضًا. عندما تندلع البراكين وتصل الصهارة إلى السطح من خلال فتحات ، يتم إطلاق مواد كيميائية يتم إعادة تدويرها مرة أخرى في القشرة. إذا سمح لبعض المواد الكيميائية بالتراكم ، فإنها تحد بشدة من احتمالات الحياة. في الورقة البحثية ، استخدم المؤلفون مثال الكربون ، الذي يمكن أن تزيله عمليات الغلاف الجوي من الغلاف الجوي وتنزل إلى قاع البحر. هناك ، يتم إعادة تدويرها مرة أخرى إلى الداخل عند مناطق الاندساس بين الصفائح التكتونية.

يلعب باطن الأرض دورًا مهمًا في استقرار الغلاف الجوي من خلال الاندساس. حقوق الصورة: بواسطة KDS4444 - العمل الخاص ، CC BY-SA 4.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟

النقطة التي يطرحونها هي أنه لا يمكنك حقًا الحكم على الغلاف الجوي دون معرفة ما هي العمليات الداخلية للكوكب.

ولكن ليس فقط العمليات في الداخل هي التي تؤثر على قابلية السكن. إنه أيضًا التكوين.

اللبنات الأساسية لبناء الكواكب متسقة وتشمل الأكسجين والسيليكون والحديد. لكن كميات ونسب هذه اللبنات يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا. يتم تحديد ذلك من خلال الظروف في قرص الكواكب الأولية التي تشكلت منها الكواكب. كما أوضح المؤلفون في رسالتهم ، يمكن أن تختلف كميات هذه العناصر وكيفية معالجتها أثناء تكوين الكواكب بهامش كبير.

صورة لقرص تشكيل الكواكب HL Tau مأخوذة باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية. تساهم الظروف داخل القرص في قابلية الكوكب للسكن في نهاية المطاف. الائتمان: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

يمكن أن يختلف تكوينها النهائي في الكوكب أيضًا بسبب الظروف السائدة في قرص الكواكب الأولية. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤثر تكوين الكواكب العملاقة في وقت مبكر من النظام الشمسي على تكوين الكواكب التي تتشكل لاحقًا.

كل هذا التنوع يخلق مجموعة محيرة من المتغيرات عندما يتعلق الأمر بتحديد قابلية السكن.

'لا يمكن للعلماء إجراء البحوث اللازمة للتحقيق المتسق في هذه العمليات في تخصص واحد في عزلة.'

من 'ما الذي يجعل كوكبًا صالحًا للسكن'.

ما يجادل المؤلفون بشأنه هو طريقة جديدة للبحث عن القابلية للسكن. يقترحون طريقة متعددة التخصصات للقيام بذلك. كما يقولون في رسالتهم ، 'لا يمكن للعلماء إجراء البحث اللازم للتحقيق في هذه العمليات بشكل متسق في تخصص واحد بمعزل عن غيرهم.'

يقترحون بحثًا تجريبيًا يركز على أشياء مثل فيزياء المعادن ، والمزيد من الدراسات القائمة على الملاحظة لتركيبات القرص النجمي وأقراص الكواكب. سيتم استخدام هذه المعرفة الجديدة لبناء نموذج أفضل لفهم القابلية للسكن ، وهو أمر من شأنه أن يأخذنا إلى أبعد من اعتمادنا على الماء السائل ، وتكوين الغلاف الجوي ، والقرب من نجمه ، والعوامل الأخرى التي نستخدمها لمحاولة تحديد قابلية السكن.

إذن ، هل لا يعطي العلماء وزناً كافياً لباطن الكوكب عند محاولتهم تحديد مدى صلاحيتها للسكن؟ الجواب ... ربما.

ربما نحتاج إلى نظام أكثر تدريجيًا لتصنيف الكواكب الخارجية. يمكن أن يشير المستوى الأول للصلاحية إلى أهم المتطلبات الأساسية لصلاحية السكن. القرب من نجم مناسب ، ماء سائل على الأرجح ، أشياء من هذا القبيل. من هناك ، يمكن تقنين المستويات المختلفة وفقًا لشروط أكثر صرامة وأكثر صرامة.

يوضح هذا الرسم التوضيحي ضوء نجم يضيء الغلاف الجوي لكوكب ما. في المستقبل القريب ، ستسمح لنا التلسكوبات الأكثر قوة بفهم تكوين الغلاف الجوي للكواكب الخارجية ، وربما حتى التقاط صور لبعضها. لكن هذا لن يخبرنا ما إذا كان المرء صالحًا للسكن أم لا. ائتمانات: ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء

لامير وآخرون. آل. اقترحوا شيئًا من هذا القبيل في بحثهم لعام 2009 'ما الذي يجعل كوكبًا صالحًا للسكن؟' لكن نظام التصنيف المكون من أربعة مستويات لم يتعمق كثيرًا في الأجزاء الداخلية للكواكب الخارجية. في عام 2012 ورقة تسمى 'حول احتمالية الكواكب الصالحة للحياة' فرانسوا فورج روى لامير وآخرون. al. قبل التعمق أكثر في العمليات الجيوفيزيائية التي يجب أن تكون موجودة قبل أن يصبح الكوكب صالحًا للسكنى.

تحث هذه الرسالة المجتمع العلمي على الذهاب إلى أبعد من ذلك.

ربما تكون هناك حاجة إلى نموذج عملي وأكثر تفصيلاً للتصميمات الداخلية للكواكب الخارجية ، لا يعتمد فقط على الغلاف الجوي ولكن على تكوين القرص وظروفه. في المستقبل القريب ، ستساعدنا التلسكوبات الأكثر قوة في معرفة المزيد عن الكواكب الخارجية ، وربما تعطينا صورًا فعلية لبعضها.

ولكن إذا كان الفريق الذي يقف وراء هذه الرسالة على حق ، فلن يكون ذلك كافيًا لتحديد مدى قابلية السكن. نحتاج إلى تقشير المزيد من طبقات البصل ، وقد يتطلب ذلك نوعًا أكثر تعقيدًا من النموذج الذي يتخيلونه.