كما نعلم ، يتطلب ظهور الحياة ثلاث لبنات بناء: مصدر للطاقة ، والوصول إلى التغذية ، ووجود الماء السائل.
بصرف النظر عن هذه المتطلبات ، لا يزال من غير المعروف إلى أي مدى يجب أن تشبه الظروف على الكواكب الأخرى الأرض لتكون صالحة للسكن. ولكن ماذا لو بحثنا عن كواكب مختلفة عن الأرض ومع ذلك من المحتمل أن تكون قادرة على إيواء حياة غريبة بدلاً من البحث عن كواكب شبيهة بالأرض؟
هناك احتمال وجود مكون رئيسي للحياة ، وهو الماء السائل ، على كواكب لا تشبه بيئة الأرض.
الآن ، أفاد باحثون من جامعة برن وجامعة زيورخ والمركز الوطني للكفاءة في البحث (NCCR) PlanetS في دراسة جديدة أن الماء السائل يمكن أن يوجد أيضًا لمليارات السنين على كواكب مختلفة تمامًا عن الأرض. تتساءل هذه الفكرة عن وجهة النظر السائدة للبحث عن كواكب شبيهة بالأرض من أجل صلاحيتها للحياة.
العودة إلى بيئة الأرض البدائية
أحد أسباب أن الماء يمكن أن يكون سائلاً على الأرض هو غلافه الجوي "، هذا ما قاله المؤلف المشارك في الدراسة رافيت هيلد ، أستاذ الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة زيوريخ ويشرح أحد أعضاء NCCR PlanetS. يقول الباحث: "بتأثيره الطبيعي في الاحتباس الحراري ، فإنه يحبس الكمية المناسبة من الحرارة لتهيئة الظروف المناسبة للمحيطات والأنهار والأمطار".
في الوقت الحاضر ، تتركز غالبية الكتلة الحيوية للأرض على سطحها. في الغالب بسبب كائنات التمثيل الضوئي المعقدة مثل النباتات الأرضية. بالنسبة لمعظم تاريخها الجيولوجي ، كانت هذه الكتلة الحيوية موجودة في الغالب على الأسطح الجوفية ، مثل المحيط.
تكيفت الحياة مع العديد من البيئات المتطرفة نسبيًا ، مثل أعماق المحيط عند ضغوط كبيرة ، على الرغم من أنه من غير المعروف عدد هذه الكائنات الحية التي تعيش بشكل مستقل عن الحياة على السطح.
في البحث عن الحياة على الكواكب خارج كوكب الأرض ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الحياة قد تظهر وتزدهر في ظل ظروف يمكن اعتبارها متطرفة على الأرض من الكائنات الحية التي تم العثور عليها بالفعل على أرض.
عندما تشكل الكوكب لأول مرة من الغاز والغبار الكوني ، جمع غلافًا جويًا يتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. هذا الجو يسمى الغلاف الجوي البدائي.
الغلاف الجوي البدائي ، الذي يهيمن عليه الهيدروجين والهيليوم ، لن يكون لديه ما يكفي من غازات الدفيئة المهمة على الأرض ، مثل ثاني أكسيد الكربون2 أو الميثان. ومع ذلك ، إذا كان الغلاف الجوي هائلًا بدرجة كافية ، فإن H2 سيكون بمثابة غازات الاحتباس الحراري. عند ضغوط كافية ، فإن H2 تخضع الجزيئات لتصادمات كافية لتكوين عزم ثنائي القطب ، مما يجعلها تمتص الأشعة تحت الحمراء القادمة من الكوكب ؛ يُعرف هذا باسم الامتصاص الناجم عن الاصطدام. يمكن أن ترفع درجة حرارة السطح بما يكفي للسماح بمحيط من الماء السائل.
على مدى فترة من الزمن ، فقدت الأرض غلافها الجوي البدائي.
هائل الكواكب يمكن أن تجمع أجواء بدائية أكبر بكثير ، والتي يمكنها الاحتفاظ بها إلى أجل غير مسمى في بعض الحالات. "يمكن لمثل هذه الأجواء البدائية الضخمة أن تسبب أيضًا تأثيرًا لظاهرة الاحتباس الحراري - مثل الغلاف الجوي للأرض كثيرًا اليوم. لذلك ، أردنا معرفة ما إذا كانت هذه الأجواء يمكن أن تساعد في تهيئة الظروف اللازمة للمياه السائلة ”، كما يقول هيلد.
قام فريق البحث بعمل نماذج شاملة للعديد من الكواكب وقام بمحاكاة تطورها على مدى مليارات السنين.
لقد قاموا بحساب خصائص الغلاف الجوي للكواكب وشدة الإشعاع الخاص بكل منهما النجوم، وكذلك الحرارة الداخلية للكواكب التي تشع إلى الخارج. تلعب هذه الحرارة الجوفية دورًا ثانويًا فقط في الظروف على سطح الأرض ، ولكنها يمكن أن تساهم بشكل أكبر في الكواكب ذات الأغلفة الجوية البدائية الضخمة.
"ما وجدناه هو أنه في كثير من الحالات ، فقدت الغلاف الجوي البدائي بسبب الإشعاع المكثف من النجوم ، خاصة على الكواكب القريبة من نجمها. ولكن في الحالات التي تظل فيها الأغلفة الجوية ، يمكن أن تحدث الظروف المناسبة للمياه السائلة "، حسب ماريت مول لوس ، دكتوراه. طالب ومؤلف رئيسي للدراسة. وفقًا للباحث في جامعة برن وجامعة زيورخ ، "في الحالات التي تصل فيها الحرارة الجوفية الكافية إلى السطح ، فإن الإشعاع الصادر من نجم مثل الشمس ليس ضروريًا حتى تسود الظروف على السطح التي تسمح بوجود سائل ماء."
يشير الباحث ، وهو أيضًا عضو في NCCR PlanetS ، "ربما الأهم من ذلك ، أن نتائجنا تظهر أن هذه الظروف يمكن أن تستمر لفترات طويلة جدًا - تصل إلى عشرات المليارات من السنين".
فتح عرض جديد للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض: على كواكب غير شبيهة بالأرض
"بالنسبة للكثيرين ، قد يكون هذا بمثابة مفاجأة. يتوقع علماء الفلك عادةً أن تحدث المياه السائلة في مناطق حول النجوم تتلقى فقط الكمية المناسبة من الإشعاع: ليس كثيرًا ، حتى لا يتبخر الماء ، وليس قليلًا جدًا ، بحيث لا يتجمد بالكامل "، مؤلف مشارك في الدراسة كريستوف مورداسيني ، أستاذ الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة برن وعضو NCCR PlanetS يوضح ذلك.
"نظرًا لأن توفر المياه السائلة هو شرط أساسي محتمل للحياة ، ومن المحتمل أن تكون الحياة قد استغرقت عدة ملايين من السنين لتظهر على الأرض ، فقد يوسع هذا بشكل كبير أفق البحث عن أشكال الحياة الفضائية. استنادًا إلى نتائجنا ، يمكن أن تظهر حتى على ما يسمى بالكواكب الحرة العائمة التي لا تدور حول نجم ، كما يقول مورداسيني.
تحديد الدراسة
يدعي الباحثون أنه حتى لو بدت نتائجهم واعدة ، فهم لا يعرفون مدى شيوع وجود الغلاف الجوي المناسب إلى جانب وجود الماء السائل على أي كوكب.
يمكن حل السؤال حول كيفية ظهور الحياة على الكواكب في الظروف المناسبة بمساعدة علماء الأحياء الفلكية.
ويخلص مورداسيني إلى أنه "مع ذلك ، أظهرنا من خلال عملنا أن فكرتنا المتمركزة حول الأرض عن كوكب صديق للحياة قد تكون ضيقة جدًا".
مرجع المجلة
- ماريت مول لوس ورافيت هيلد وكريستوف مورداسيني. الظروف الصالحة للسكن على المدى الطويل المحتملة على الكواكب ذات الغلاف الجوي البدائي H – He. طبيعة علم الفلك (2022). معرف الهوية الرقمي: 10.1038/s41550-022-01699-8
