حتى الآن ، أكد علماء الفلك وجود 4422 كوكب خارج المجموعة الشمسية في 3280 نظامًا نجميًا ، مع 7445 مرشحًا إضافيًا ينتظرون التأكيد. من بين هؤلاء ، هناك جزء صغير فقط (165) كان أرضيًا (ويعرف أيضًا باسم صخري) في الطبيعة ويمكن مقارنته في حجمه بالأرض - أي ليس 'كواكب أرضية فائقة'. وحتى أقل من ذلك تم العثور عليه في المنطقة الصالحة للسكن حول نجمهم الأم (HZ).
في السنوات القادمة ، من المحتمل أن يتغير هذا عندما تكون أدوات الجيل التالي (مثل جيمس ويب) قادرة على مراقبة الكواكب الأصغر التي تدور حول نجومها (وهو المكان الذي من المرجح أن توجد فيه الكواكب الشبيهة بالأرض). ومع ذلك ، وفقا ل دراسة جديدة بواسطة باحثين من جامعة نابولي و ال المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية (INAF) ، قد تكون الغلاف الجوي الشبيه بالأرض نادرًا جدًا بالنسبة للكواكب الخارجية.
الدراسة بعنوان ' كفاءة التمثيل الضوئي الأكسجين على الكواكب الشبيهة بالأرض في المنطقة الصالحة للسكن ، 'تم نشره مؤخرًا فيالإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. بقيادة الفيزياء الفلكية البروفيسور جيوفاني كوفوني من جامعة نابولي ، ركز الفريق على ما إذا كانت الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن تحصل على ما يكفي منها إشعاع نشط ضوئيًا (PAR) للسماح بتطوير المحيطات الحيوية المعقدة.
يظهر انطباع هذا الفنان الكوكب يدور حول النجم الشبيه بالشمس HD 85512 في كوكبة فيلا الجنوبية (الشراع). الائتمان: ESO / M. كورنميسر
يعتمد هذا العمل على ما توصلنا إلى معرفته حول تطور الغلاف الحيوي للأرض ، والذي تغير بشكل كبير بمرور الوقت. مما تمكن العلماء من تجميعه معًا من السجل الجيولوجي والدراسات المناخية والبقايا المتحجرة ، يُفترض أن أشكال الحياة الأولى ظهرت على الأرض منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة ، أي بعد 500 مليون سنة فقط من تشكل الكوكب من قرص الكواكب الأولية. أحاطت بشمسنا.
بعد ذلك بوقت قصير ، ظهرت الميكروبات وحيدة الخلية التي اعتمدت على التمثيل الضوئي لتوليد المغذيات والأكسجين الجزيئي (O2) من ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون - اللذين شكلا جزءًا كبيرًا من الغلاف الجوي للأرض في ذلك الوقت. بحلول حقبة الحياة القديمة (حوالي 2.4 إلى 2.0 مليار سنة) ، أدى ذلك إلى ' حدث الأوكسجين الكبير ، 'حيث بدأ الأكسجين الجزيئي بالتراكم ببطء في الغلاف الجوي للأرض وسمح بظهور أشكال حياة أكثر تعقيدًا.
على وجه التحديد ، اعتمدت كائنات التمثيل الضوئي على الإشعاع الشمسي الذي يتراوح من 400 إلى 700 نانومتر على الطيف الكهرومغناطيسي لإجراء 'التمثيل الضوئي الأكسجين' - والذي يتوافق تقريبًا مع نطاق الضوء الذي يمكن للعين البشرية إدراكه - ويعرف أيضًا باسم. ضوء مرئي. هذا مصدر قلق كبير لعلماء الأحياء الفلكية لأن النجوم الشبيهة بالشمس (الأقزام الصفراء من النوع G) نادرة ، مع ما يقدر بنحو 4.1 مليار في مجرة درب التبانة (بين 1 ٪ و 4 ٪).
إن الأقزام الحمراء من النوع M المتسلسل الرئيسي هي التي تشكل غالبية النجوم في كوننا ، وتمثل ما يقرب من 75٪ في مجرتنا وحدها. بالمقارنة مع النجوم الشبيهة بالشمس ، فإن الأقزام الحمراء تكون أكثر برودة وأقل سطوعًا وتشتهر بنشاطها التوهج المرتفع وتنتج كمية كبيرة من الإشعاع في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. بالإضافة إلى ذلك ، بناءً على الإحصاء الحالي للكواكب الخارجية الصخرية ، تعتبر الأقزام الحمراء هي المكان الأكثر احتمالية للعثور على الكواكب الشبيهة بالأرض.
تمثيل فني لكوكب كبلر 422-ب الذي يحتمل أن يكون صالحًا للسكن (على اليسار) ، مقارنة بالأرض (على اليمين). الائتمان: Ph03nix1986 / ويكيميديا كومنز
من أجل دراستهم ، فحص Covone وزملاؤه مقدار الطاقة التي تتلقاها الكواكب الخارجية الأرضية المعروفة وما إذا كانت كافية لإنتاج العناصر الغذائية والأكسجين الجزيئي. كما لخص البروفيسور كوفوني في الجمعية الفلكية الملكية اصدار جديد :
نظرًا لأن الأقزام الحمراء هي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في مجرتنا إلى حد بعيد ، فإن هذه النتيجة تشير إلى أن الظروف الشبيهة بالأرض على الكواكب الأخرى قد تكون أقل شيوعًا مما قد نأمل. تضع هذه الدراسة قيودًا قوية على مساحة المعلمة للحياة المعقدة ، لذلك للأسف يبدو أن 'البقعة المثالية' لاستضافة محيط حيوي شبيه بالأرض ليس واسعًا جدًا. '
ووجدوا أنه من بين جميع الكواكب الخارجية الصخرية المعروفة ، يقترب كوكب واحد فقط من تلقي كمية PAR التي يحتاجها للحفاظ على محيط حيوي كبير. لقد كان هذا كبلر 442 ب ، كوكب صخري كتلته ضعف كتلة الأرض (ويعرف أيضًا باسم سوبر إيرث) يدور داخل منطقة هرتز لقزم برتقالي من النوع K يقع على بعد حوالي 1206 سنة ضوئية. ووجدوا أيضًا أن النجوم ذات نصف درجة حرارة سطح شمسنا - 5778 كلفن (5500 درجة مئوية ، 9940 درجة فهرنهايت) - أو أقل لا يمكنها الحفاظ على الغلاف الحيوي الشبيه بالأرض.
ينطبق هذا على العديد من النجوم القزمة البرتقالية من النوع K ، والتي تتراوح درجات حرارة سطحها بين 3900 و 5200 كلفن (3625 إلى 4925 درجة مئوية ؛ 6560 إلى 8900 درجة فهرنهايت). في حين أن الكواكب التي تدور حولها لا تزال قادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي للأكسجين ، فإنها لن تكون قادرة على الحفاظ على الغلاف الحيوي الغني. وفي الوقت نفسه ، لن تتلقى جميع الأقزام الحمراء من النوع M - والتي تتراوح من 2000 إلى 3900 كلفن (1725 إلى 4925 درجة مئوية ؛ 3140 إلى 8900 درجة فهرنهايت) - طاقة كافية حتى لتنشيط عملية التمثيل الضوئي.
سيوفر تلسكوب جيمس ويب التابع لناسا ، الموضح في تصور هذا الفنان ، مزيدًا من المعلومات حول الكواكب الخارجية المكتشفة سابقًا. بعد عام 2020 ، من المتوقع أن تبني العديد من التلسكوبات الفضائية من الجيل التالي على ما تكتشفه. الائتمان: ناسا
وفي الوقت نفسه ، تقع النجوم في النطاق الطيفي O أو B أو A أو F (والذي يكون بشكل عام أزرق أو أبيض) وتتراوح درجات حرارة سطحه بين أكثر من 30.000 كلفن (29.725 درجة مئوية ؛ 53.540 درجة فهرنهايت) إلى 5200 كلفن (4925 درجة). درجة مئوية ، 8900 درجة فهرنهايت). في حين أن الكواكب التي تدور في مدارات داخل HZs لهذه النجوم يمكن أن تؤدي إلى كائنات حية ضوئية ، فإنها لن تكون قادرة على الحفاظ على الغلاف الحيوي لفترة كافية لتطور الحياة المعقدة.
هذه النتائج تذكرنا بالبحوث السابقة التي أجراها ماناسفي لينجام وإبراهام لوب ، باحث ما بعد الدكتوراه وأستاذ فرانك ب. بيرد الابن للعلوم بجامعة هارفارد (على التوالي). في دراسة عام 2019 بعنوان ' التمثيل الضوئي على الكواكب الصالحة للسكن حول النجوم منخفضة الكتلة ، فقد أوضحوا كيف أن الكواكب التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء قد لا تتلقى عددًا كافيًا من الفوتونات لدعم عملية التمثيل الضوئي.
في نوفمبر من عام 2021 ، أ تلسكوب جيمس ويب الفضائي ستنطلق (JWST) إلى الفضاء ، حيث ستستخدم قدرتها المتقدمة في التصوير بالأشعة تحت الحمراء لاكتشاف الكواكب الأصغر التي تدور حول نجومها بشكل أقرب ، وخاصة الأقزام الحمراء. بحلول عام 2024 ، سيتبعه تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي (RST) ، والتي ستستخدم بصرياتها المتطورة ومجال رؤيتها الواسع (100 مرة من هابل) لاكتشاف المزيد من الكواكب الخارجية أكثر من أي وقت مضى.
ستعمل هذه المراصد وغيرها من المراصد المتطورة على زيادة عدد الكواكب الخارجية المؤكدة بشكل كبير ، مما يلقي ضوءًا جديدًا على ما يتطلبه الكوكب ليكون صالحًا للحياة (للحياة كما نعرفها ، على أي حال). مع أي حظ ، سوف نكتشف البيئات الكوكبية القادرة على الدعم الحياة كما لا نعرفها ، وبالتالي توسيع نطاق جهود البحث لدينا.
قراءة متعمقة: الجمعية الفلكية الملكية و MNRAS
