اكتشف علماء الفلك في العقود الأخيرة العديد من الكواكب التي يعتقدون أنها "تشبه الأرض" في الطبيعة ، مما يعني أنها تبدو أرضية (أي صخرية) وتدور حول نجومها على مسافة مناسبة لدعم وجود الماء السائل على أسطحها. . للأسف ، أشارت الأبحاث الحديثة إلى أن العديد من هذه الكواكب قد تكون في الواقع "عوالم مائية" ، 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 جدًا لأنها لن تكون قادرة على دعم تدوير المعادن والغازات التي تحافظ على استقرار المناخ على الأرض. ومع ذلك ، وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق من الباحثين من جامعة شيكاغو وجامعة ولاية بنسلفانيا ، يمكن أن تكون "عوالم المياه" هذه أكثر قابلية للسكن مما نعتقد.
ظهرت دراستهم ، التي تحمل عنوان "قابلية عوالم الكواكب الخارجية" المجلة الفيزيائية الفلكية. أجرى الدراسة إدوين س. كايت ، الأستاذ المساعد بقسم العلوم الجيوفيزيائية بجامعة شيكاغو. وإيريك ب. فورد ، الأستاذ في مركز الكواكب الخارجية والعوالم المواتية بجامعة ولاية بنسلفانيا ، ومعهد العلوم السيبرانية ومركز أبحاث علم الأحياء الفلكية بنسلفانيا.
من أجل دراستهم ، قام Kite و Ford ببناء نماذج للكواكب الصخرية التي كانت تحتوي على مياه الأرض عدة مرات ، مع الأخذ في الاعتبار كيف ستتطور درجة حرارة المحيطات والكيمياء على مدى عدة مليارات من السنين. كان الغرض من هذا هو معالجة بعض الافتراضات الراسخة عندما يتعلق الأمر بقابلية السكن الكوكبي. أهمها أن الكواكب تحتاج إلى ظروف مماثلة 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 المعادن (مما يؤدي إلى التبريد العالمي) وتسخين نفسها عن طريق إطلاق غازات الدفيئة عبر البراكين. لن تكون هذه العملية ممكنة في عوالم المياه ، حيث يتكون السطح بأكمله (وحتى جزء كبير من الكوكب) من الماء.
في هذه العوالم ، سيمنع الماء امتصاص ثاني أكسيد الكربون بواسطة الصخور ويقمع النشاط البركاني. لمعالجة هذا الأمر ، قام Kite و Ford بإعداد محاكاة مع آلاف الكواكب التي تم إنشاؤها عشوائيًا وتتبع تطور مناخها بمرور الوقت ما وجدوه هو أن عوالم المياه ستظل قادرة على الحفاظ على توازن درجة الحرارة لمليارات السنين. كما أوضح كايت في بيان صحفي حديث لـ UChicago News:
"هذا يدفع بقوة ضد فكرة أنك بحاجة إلى استنساخ للأرض - أي كوكب مع بعض الأرض ومحيطات ضحلة ... المفاجأة هي أن العديد منهم ظلوا مستقرين لأكثر من مليار سنة ، بمجرد الحظ. أفضل تخمين لدينا هو أنها تصل إلى 10 في المئة منهم ".
بالنسبة لهذه الكواكب ، التي هي على بعد مسافة مناسبة من نجومها ، أشارت المحاكاة إلى وجود كمية مناسبة من الكربون. وبينما لم يكن لديهم ما يكفي من المعادن والعناصر من القشرة المذابة في المحيطات لسحب الكربون من الغلاف الجوي ، كان لديهم ما يكفي من الماء لدورة الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات. يبدو أن هذه العملية كانت كافية للحفاظ على استقرار المناخ على مدى عدة مليارات من السنين.
قال كايت: "كم من الوقت يعتمد الكوكب بشكل أساسي على ثاني أكسيد الكربون وكيف يتم تقسيمه بين المحيط والغلاف الجوي والصخور في سنواته الأولى". "يبدو أن هناك طريقة للحفاظ على كوكب صالح للسكن على المدى الطويل دون الدوران الجيوكيميائي الذي نراه على الأرض."
استندت المحاكاة إلى كواكب تدور حول نجوم مثل نجومنا - نجوم من النوع G (قزم أصفر) - لكن النتائج كانت متفائلة لنجوم من نوع M (قزم أحمر) أيضًا. في السنوات الأخيرة ، قرر الفلكيون أن هذه الأنظمة واعدة لتعزيز الحياة بسبب طول عمرها الطبيعي وكيف تصبح أكثر إشراقًا ببطء مع مرور الوقت - مما يمنح الحياة وقتًا أطول للظهور.
في حين أن الأقزام الحمراء معروفة أيضًا بأنها متغيرة وغير مستقرة مقارنة بشمسنا ، مما يؤدي 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 في درجة حرارة ثابتة هو تشجيع. إذا افترضنا أن بعض الكواكب التي تدور حول الأقزام الحمراء لها غلاف مغناطيسي وقائي ، فيمكنها أيضًا الحفاظ على الظروف الحياتية لفترات طويلة.
في السنوات الأخيرة ، تسببت سلسلة اكتشافات الكواكب الخارجية في تركيز دراسات الكواكب الخارجية على التحول من الكشف إلى التوصيف. وقد أدى ذلك بدوره إلى بدء العلماء في التكهن بشأن أنواع الظروف التي يمكن أن تنشأ وتزدهر فيها الحياة. في حين أن نهج "الثمار المنخفضة" لا يزال الوسيلة الأساسية التي يستخدمها العلماء للعثور على الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن - حيث يبحث العلماء عن كواكب لها ظروف مشابهة للأرض - من الواضح أن هناك احتمالات أخرى.
في السنوات القادمة ، مع نشر التلسكوبات الفضائية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) والتلسكوبات الأرضية مثل التلسكوب الثلاثين ، والتلسكوب الكبير للغاية وتلسكوب ماجلان العملاق ، سيتمكن الفلكيون من وصف أجواء الكواكب الخارجية وتحديد ما إذا كانت بالفعل عوالم مائية أو كواكب ذات قشرة قارية (مثل الأرض ).
ستسمح هذه التلسكوبات نفسها لعلماء الفلك بالبحث عن التواقيع الحيوية في هذه الأجواء ، وهو ما لن يساعد فقط في تحديد ما إذا كانت "صالحة للسكن" ، ولكن "محتملة المسكون".
