لقد وجدنا حاليًا 867 كوكبًا خارجيًا مختلفًا ، لكننا لم نحدد بعد ما إذا كان أحد هذه الكواكب يؤوي الحياة. كيف سيقرر علماء الفلك ذلك؟ سوف ينظرون إلى أشياء مثل تكوينه وخصائصه المدارية والغلاف الجوي والتفاعلات الكيميائية المحتملة. في حين أن الأكسجين متوفر بكثرة نسبيًا في الكون ، فإن العثور عليه في الغلاف الجوي لكوكب بعيد يمكن أن يشير إلى قابليته للسكن لأن وجوده بكميات كبيرة يشير إلى احتمالية وجود الحياة.
لكن أين ننظر أولاً؟ توصلت دراسة جديدة إلى أنه يمكننا اكتشاف الأكسجين في الغلاف الجوي لكوكب صالح للسكن يدور حول قزم أبيض - نجم في طور الموت - بسهولة أكبر بكثير من كوكب شبيه بالأرض يدور حول نجم شبيه بالشمس.
قال آفي لوب ، المنظر في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ومدير معهد النظرية والحساب: 'في البحث عن التوقيعات البيولوجية خارج كوكب الأرض ، يجب أن تكون النجوم الأولى التي ندرسها هي الأقزام البيضاء'.
يقدر لوب وزميله دان ماعوز من جامعة تل أبيب أن مسحًا لأقرب 500 قزم أبيض يمكن أن يكتشف واحدًا أو أكثر من الأرض الصالحة للسكن.
الكواكب الخارجية المحتملة الصالحة للسكن ، اعتبارًا من 18 فبراير 2013. Credit: The Planetary Habitability Labratory في UPR / Arecibo.
القزم الأبيض هو ما تصبح عليه النجوم مثل الشمس بعد استنفاد وقودها النووي. ينفث طبقاته الخارجية ، تاركًا وراءه قلبًا ساخنًا يمكن أن يكون بحجم الأرض تقريبًا. يبرد ببطء ويتلاشى بمرور الوقت ، لكنه يمكن أن يحتفظ بالحرارة لفترة كافية لتدفئة عالم قريب لمليارات السنين.
حاليًا ، معظم الكواكب التي وجدنا مدارًا قريبًا من نجمها الأصلي ، حيث وجد علماء الفلك الكواكب باستخدام قياس الفلك من خلال تأثير الجاذبية الذي يحدثه الكوكب على النجم ، مما تسبب في تذبذبها بشكل طفيف. الكواكب الضخمة القريبة من النجم لها التأثير الأكبر وبالتالي فهي أسهل من حيث الكشف عنها.
باستخدام القياس الضوئي ، يرى علماء الفلك انخفاضًا في كمية الضوء التي يصدرها النجم عندما يمر كوكب أمامه. نظرًا لأن حجم القزم الأبيض هو نفس حجم الأرض تقريبًا ، فإن كوكب بحجم الأرض يحجب جزءًا كبيرًا من ضوءه ويخلق إشارة واضحة. أثبت القياس الضوئي ، أو طريقة العبور ، أفضل طريقة للعثور على الكواكب الخارجية.
القزم الأبيض أصغر كثيرًا وأخف من الشمس ، ويجب أن يكون الكوكب أقرب بكثير ليكون صالحًا للسكن مع وجود الماء السائل على سطحه ، مما يجعل اكتشاف الكواكب حول نجم قزم أبيض أسهل. الكوكب الصالح للسكن يدور حول القزم الأبيض مرة كل 10 ساعات على مسافة حوالي مليون ميل.
الأهم من ذلك ، يمكننا فقط دراسة الغلاف الجوي للكواكب العابرة. عندما يسطع ضوء القزم الأبيض عبر حلقة الهواء التي تحيط بقرص الكوكب المظلل ، يمتص الغلاف الجوي بعض ضوء النجوم. يترك هذا بصمات كيميائية توضح ما إذا كان الهواء يحتوي على بخار الماء ، أو حتى علامات الحياة ، مثل الأكسجين.
ولكن هناك تحذير: قبل أن يصبح النجم قزمًا أبيض ، فإنه يتضخم إلى عملاق أحمر ، ويبتلع ويدمر أي كواكب قريبة. لذلك ، يجب أن يصل الكوكب إلى المنطقة الصالحة للسكن بعد أن يتطور النجم إلى قزم أبيض. إما أن يهاجر باتجاه النجم من مدار أبعد أو يكون كوكبًا جديدًا يتكون من بقايا الغبار والغاز.
ومع ذلك ، لم نعثر بعد على كوكب خارجي حول قزم أبيض ، على الرغم من أن لوب ومعاز يقولان أن وفرة العناصر الثقيلة على سطح الأقزام البيضاء تشير إلى أن جزءًا كبيرًا منها يحتوي على كواكب صخرية.
نحتاج إلى عين أفضل في السماء للعثور على الكواكب حول الأقزام البيضاء ، كما يقول لوب وماعوز ، وتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، المقرر إطلاقه بحلول نهاية هذا العقد ، يعد بشم غازات هذه العوالم الفضائية .
ابتكر لوب وماعوز طيفًا اصطناعيًا ، مكررين ما قد يراه JWST إذا فحص كوكبًا صالحًا للسكن يدور حول قزم أبيض. وجدوا أن كلا من الأكسجين وبخار الماء يمكن اكتشافهما خلال ساعات قليلة فقط من إجمالي وقت المراقبة.
قال ماعوز: 'تقدم JWST أفضل أمل للعثور على كوكب مأهول في المستقبل القريب'.
تلسكوب جيمس ويب الفضائي. الائتمان: ناسا
الأبحاث الحديثة من قبل علماء الفلك CfA كورتني دريسينج وديفيد شاربونو أظهروا أن أقرب كوكب صالح للسكن من المحتمل أن يدور حول نجم قزم أحمر (نجم بارد منخفض الكتلة يخضع للاندماج النووي). نظرًا لأن القزم الأحمر ، على الرغم من أنه أصغر وأخف من الشمس ، أكبر بكثير وأكثر إشراقًا من القزم الأبيض ، فإن وهجه سيطغى على الإشارة الخافتة من الغلاف الجوي للكوكب الذي يدور حوله. سيتعين على JWST مراقبة مئات الساعات من عمليات العبور للحصول على أي أمل في تحليل تكوين الغلاف الجوي.
قال لوب: 'على الرغم من أن أقرب كوكب صالح للسكن قد يدور حول نجم قزم أحمر ، فإن أقرب كوكب يمكن أن نثبت أنه حامل للحياة قد يدور حول قزم أبيض'.
مصدر: CfA