المسافة والمياه والغاز: كيف بدأت الحياة على الكواكب الخارجية

النجم الأم والمسافة إليه

الحياة على الكواكب الأخرى قد تختلف عن أي شيء على الأرض -

يمكن أن تكون حياة لا نعرف عنها شيئًا.لكن من المنطقي، على الأقل في البداية، البحث عن شيء مألوف أكثر؛ فمن الأسهل العثور عليه. من الجدير البدء بالمنطقة الصالحة للسكن، أو المنطقة المحيطة بالنجم حيث يمكن أن تسمح درجة حرارة سطح الكوكب بتراكم الماء. وهذا يعني أنه ينبغي أن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب، ولكن لا يحرق كل أشكال الحياة عليه.

المنطقة الصالحة للسكن ، أو المنطقة الصالحة للسكن ، هيمنطقة شرطية في الفضاء ، تحدد من الحساب أن الظروف على سطح الكواكب فيها ستكون قريبة من الظروف على الأرض وستضمن وجود الماء في المرحلة السائلة.

كواكب بحجم الأرض في مدارات واسعةأما حول النجوم مثل الشمس، فإن اكتشافها أصعب بكثير من اكتشاف عمالقة الغاز حول الأقزام الحمراء. وحتى لو كان هناك عالم صخري بالقرب منهم، فإن مثل هذه النجوم لها عادة تشكل خطورة على أي حياة، خاصة في سن مبكرة. والحقيقة هي أن ومضات قوية تندلع على سطحها. يمكنهم ببساطة تعقيم الكواكب التي تدور حول الكواكب القريبة حيث بدأت الحياة للتو في الظهور.

منذ أن غذت شمسنا الحياة على الأرض تقريبًامنذ 4 مليارات سنة ، تشير الحكمة التقليدية إلى أن مثل هذه النجوم ستكون مرشحة رئيسية لعوالم أخرى يحتمل أن تكون صالحة للسكن. ومع ذلك ، فإن النجوم الصفراء من النوع G مثل شمسنا نادرة في مجرتنا.

النجوم الأكثر برودة وأقل سطوعًامن شمسنا، يعتبر بعض العلماء أن الأقزام البرتقالية (أو الأقزام K) أفضل للحياة المتقدمة. يمكن أن تحترق بشكل مستمر لعشرات المليارات من السنين. وهذا يفتح إطارا زمنيا واسعا للتطور البيولوجي، مما يسمح لعدد لا حصر له من التجارب لإنتاج أشكال الحياة المستدامة. ولكل نجم مثل شمسنا، هناك ثلاثة أضعاف عدد الأقزام البرتقالية في درب التبانة.

الأقزام K جديرة بالملاحظة لأنها تمتلكهاالخصائص الوسيطة للنجوم الشمسية النادرة والأكثر سطوعًا ولكنها قصيرة العمر (الفئة G) والعديد من الأقزام الحمراء (الفئة M). نجوم K هي أفضل المرشحين لنجم مضيف لكوكب صالح للحياة.

ومع ذلك، نظرا لعدم وجود الكثير منهم، العلماءخطة لدراسة العوالم حول الأقزام M. من المتوقع أن تكون الفرصة الأولى لاستخدام الملاحظات لتوصيف بيئات الكواكب الصغيرة خارج المجموعة الشمسية وربما البحث عن البصمات الحيوية مع إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). سوف يراقب فقط الكواكب الصغيرة التي تدور حول الأقزام الحمراء. إنها أصغر حجمًا وأكثر برودة وأكثر احمرارًا، ولكنها أكثر عددًا من النجوم مثل شمسنا.

الماء هو مصدر الحياة

يلعب الماء دورًا مهمًا للغاية فيالتداول العالمي للمادة والطاقة، وظهور الحياة والحفاظ عليها على الأرض، والتركيب الكيميائي للكائنات الحية، وتشكيل المناخ والطقس. إنها المادة الأكثر أهمية لجميع الكائنات الحية على كوكبنا. لذلك، فإن العلماء على يقين من أنه إذا كانت هناك حياة في مكان ما في الفضاء، فهذا يتطلب الماء.

يدور الكوكب K2-18b حول نجمه المضيف ذو اللون الأحمر الخافت في الرسم التوضيحي. هذا الكوكب الخارجي — الأول من نوعه الذي يحتوي على بخار الماء في غلافه الجوي.

بالمناسبة، ستكون مهمة المثابرة الجديدة التابعة لناساابحث عن علامات الحياة الميكروبية القديمة، وادرس جيولوجيا الكوكب ومناخه، واجمع عينات من الصخور والرواسب. ومن الجدير بالذكر أن المركبة هبطت في حفرة جيزيرو، وهي حفرة اصطدامية على كوكب المريخ، في غرب إيزيس بلانيتيا، بالقرب من الحافة الشرقية لسيرتيس ميجور، ويبلغ قطرها حوالي 49 كم. العلماء على يقين من أن الحفرة كانت مملوءة بالماء في يوم من الأيام؛ تتدفق فيه قنوات الأنهار الجافة، وتشكل إحداها دلتا واضحة. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الحفرة على رواسب طينية تكونت تحت تأثير الماء.

الأرض حيث أن 71% من سطحها مغطى بالمياهالمحيطات، هو حاليا الكوكب الوحيد المعروف في النظام الشمسي الذي يحتوي على الماء السائل. هناك أدلة علمية على أن بعض أقمار الكواكب العملاقة (المشتري، زحل، أورانوس ونبتون) قد تكون المياه تحت قشرة سميكة من الجليد تغطي السماء جسم. ومع ذلك، لا يوجد حاليًا أي دليل واضح على وجود الماء السائل في النظام الشمسي، باستثناء الأرض. قد تكون المحيطات والمياه موجودة في أنظمة نجمية أخرى و/أو على كواكبها والأجرام السماوية الأخرى في مداراتها. على سبيل المثال، تم اكتشاف بخار الماء في عام 2007 في قرص كوكبي أولي على بعد 1 وحدة فلكية. هـ - من النجم الشاب MWC 480.

في عام 2019، استخدم علماء الفلك البياناتأعلن تلسكوب هابل الفضائي عن اكتشاف بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب بحجم الأرض. وعلى الرغم من أن هذا الكوكب الخارجي يدور حول نجم أصغر من شمسنا، إلا أنه يقع ضمن المنطقة الصالحة للسكن للنجم.

كان الاكتشاف نتيجة سنوات عديدة من المراقبةخلف كوكب خارج المجموعة الشمسية K2-18b ، وهو كوكب أرضي عظمى ، يبعد حوالي 111 سنة ضوئية عن نظامنا الشمسي. تم اكتشافه في عام 2015 بواسطة مركبة الفضاء كبلر التابعة لناسا.

التوقيعات الحيوية ومن بينها غاز جديد

اليوم الأغلبية الساحقةتم اكتشاف الكواكب الخارجية وتأكيدها بطرق غير مباشرة. فقط في حالات نادرة تمكن علماء الفلك من الحصول على أطياف إشعاعية حقيقية تسمح لهم بتحديد تركيبها الكيميائي بدقة. ومع ذلك، فإن هذا سيتغير مع وصول أدوات الجيل التالي إلى الفضاء مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أو مرصد نانسي جريس (أقوى 100 مرة من سابقه هابل).

بكلمات بسيطة، هذه فريدة من نوعهاستكون الأجهزة قادرة على مراقبة الكون بأطوال موجية أطول، في الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة، وبحساسية أكبر بكثير من الأجهزة العاملة حاليًا. تشمل التوقيعات الحيوية التوقيعات الكيميائية المرتبطة بالحياة والعملية البيولوجية، وتشير أيضًا إلى الظروف المواتية لها. في السابق، كانت هذه العلامات تعتبر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، اللذين تنتجهما الكائنات الحية على الأرض، والماء والميثان المنطلق أثناء تحلل المواد العضوية، بالإضافة إلى بعض المنتجات الثانوية (كبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكبريت، وأول أكسيد الكربون، والهيدروجين). الغاز، وما إلى ذلك). ومع ذلك، كل هذا يمكن أن يتراكم على كوكب هامد. لكن الأيزوبرين مركب فريد ونادر تقريبًا. وينتجها عدد هائل من أشكال الحياة المتنوعة (من البكتيريا إلى النباتات والحيوانات)، المتباعدة تطوريًا عن بعضها البعض.

وبحسب حسابات الباحثين «الأصل"الكوكب" (الذي تبدأ الحياة عليه في الظهور) يجب بالضرورة أن يحتوي على كمية كبيرة من الأيزوبرين في غلافه الجوي. كان هذا هو الحال على الأرض منذ ما بين أربعة إلى 2.5 مليار سنة، عندما كانت الكائنات وحيدة الخلية هي الشكل الوحيد للحياة، وكانت البكتيريا الزرقاء التي تقوم بالتمثيل الضوئي تخلق ببطء جوًا من الأكسجين حول الأرض. والآن سيركز البحث على هذا المركب، وفقًا لتقارير Universe Today.

بالطبع ، سيواجه البحث مجموعة كاملة منالتعقيدات. من غير المعروف حتى ما إذا كان هذا سيؤدي إلى اكتشاف حياة خارج كوكب الأرض خلال القرن الحادي والعشرين. ولكن هناك شيء واضح. في السنوات القادمة ، سيدرس علماء الفلك بالتفصيل الغلاف الجوي لآلاف الكواكب الخارجية وسيكون لديهم قائمة شاملة من الكواكب ذات البصمات الحيوية الأكثر دقة ، والتي يمكنهم استخدامها لإرشادهم في بحثهم عن آثار محددة للحياة في جميع أنحاء المجرة.

قراءة المزيد

تم إنشاء أول خريطة دقيقة للعالم. ما هو الخطأ مع أي شخص آخر؟

غرق الباحثون لأول مرة في أعمق سفينة غارقة

اكتشفت الخوارزمية طبقة غامضة جديدة داخل الأرض