يكتشف علماء الفلك الآن بشكل روتيني كواكب تدور حول نجوم خارج النظام الشمسي – يطلق عليها الكواكب الخارجية. ولكن في صيف عام 2022، عثرت الفرق العاملة على القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة التابع لناسا على عدد قليل من الكواكب المثيرة للاهتمام بشكل خاص والتي تدور في المناطق الصالحة للسكن لنجومها الأم.
أحد الكواكب أكبر من الأرض بنسبة 30% ويدور حول نجمه في أقل من ثلاثة أيام. والآخر أكبر بنسبة 70% من الأرض وقد يضم محيطًا عميقًا. وهذان الكوكبان الخارجيان هما أرضان فائقتان، أكبر كتلة من الأرض ولكنهما أصغر من عمالقة الجليد مثل أورانوس ونبتون.
أنا أستاذ علم الفلك وأدرس نوى المجرات والمجرات البعيدة وعلم الأحياء الفلكي والكواكب الخارجية. أتابع عن كثب البحث عن الكواكب التي قد تستضيف الحياة.
ولا تزال الأرض هي المكان الوحيد في الكون الذي يعرف العلماء أنه موطن للحياة. قد يبدو من المنطقي أن نركز البحث عن الحياة على الكواكب الأرضية المستنسخة، وهي كواكب ذات خصائص قريبة من خصائص الأرض. لكن الأبحاث أظهرت أن أفضل فرصة لعلماء الفلك للعثور على حياة على كوكب آخر من المرجح أن تكون على أرض عملاقة مشابهة لتلك التي تم اكتشافها مؤخرًا.
شائع وسهل العثور عليه
تدور معظم الكواكب الأرضية الفائقة حول نجوم قزمة باردة، وهي أقل كتلة وتعيش لفترة أطول بكثير من الشمس. هناك المئات من النجوم القزمة الباردة لكل نجم مثل الشمس، وقد وجد العلماء كواكب أرضية فائقة تدور حول 40% من النجوم القزمة الباردة التي نظروا إليها. وباستخدام هذا الرقم، يقدر علماء الفلك أن هناك عشرات المليارات من الكواكب العملاقة في المناطق الصالحة للسكن حيث يمكن أن يتواجد الماء السائل في مجرة درب التبانة وحدها. وبما أن كل أشكال الحياة على الأرض تستخدم الماء، يُعتقد أن الماء ضروري للسكن.
واستنادًا إلى التوقعات الحالية، فإن حوالي ثلث جميع الكواكب الخارجية هي أرض فائقة، مما يجعلها النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب الخارجية في درب التبانة. أقربها يبعد عن الأرض ست سنوات ضوئية فقط. يمكنك حتى القول إن نظامنا الشمسي غير عادي لأنه لا يحتوي على كوكب كتلته تتراوح بين كتلة الأرض ونبتون.
هناك سبب آخر يجعل الكواكب العملاقة أهدافًا مثالية للبحث عن الحياة، وهو أن اكتشافها ودراستها أسهل بكثير من اكتشاف الكواكب ذات الحجم الأرضي. هناك طريقتان يستخدمهما علماء الفلك للكشف عن الكواكب الخارجية. يبحث أحدهما عن تأثير جاذبية الكوكب على نجمه الأم، بينما يبحث الآخر عن تعتيم قصير لضوء النجم أثناء مرور الكوكب أمامه. كلتا طريقتي الكشف هاتين أسهل مع كوكب أكبر.
تعتبر الكواكب الأرضية الفائقة صالحة للحياة
منذ أكثر من 300 عام، قال الفيلسوف الألماني جوتفريد فيلهلم لايبنتز إن الأرض هي “أفضل العوالم الممكنة”. كان المقصود من حجة لايبنتز معالجة مسألة سبب وجود الشر، لكن علماء الأحياء الفلكية المعاصرين اكتشفوا سؤالًا مشابهًا من خلال التساؤل عما يجعل الكوكب صالحًا للحياة. اتضح أن الأرض ليست الأفضل من كل العوالم الممكنة.
بسبب النشاط التكتوني للأرض والتغيرات في سطوع الشمس، انحرف المناخ بمرور الوقت من درجة حرارة المحيط شديدة الغليان إلى درجة البرودة الشديدة التجمد على مستوى الكوكب. كانت الأرض غير صالحة للسكن بالنسبة للبشر وغيرهم من المخلوقات الأكبر حجمًا طوال معظم تاريخها الذي يبلغ 4.5 مليار سنة. تشير عمليات المحاكاة إلى أن صلاحية الأرض للسكن على المدى الطويل لم تكن حتمية، ولكنها كانت مسألة صدفة. البشر محظوظون حرفيًا لأنهم على قيد الحياة.
توصل الباحثون إلى قائمة بالصفات التي تجعل الكوكب ملائمًا جدًا للحياة. من المرجح أن تكون الكواكب الأكبر حجمًا نشطة جيولوجيًا، وهي ميزة يعتقد العلماء أنها ستعزز التطور البيولوجي. لذا فإن الكوكب الأكثر صلاحية للسكن سيكون له ضعف كتلة الأرض تقريبًا وسيكون أكبر بنسبة تتراوح بين 20% و30% من حيث الحجم. وسيكون بها أيضًا محيطات ضحلة بدرجة كافية لتحفيز الضوء على الحياة على طول الطريق حتى قاع البحر، ويبلغ متوسط درجة الحرارة 77 درجة فهرنهايت (25 درجة مئوية). سيكون لها غلاف جوي أكثر سمكًا من الغلاف الجوي للأرض والذي سيكون بمثابة بطانية عازلة. وأخيرًا، فإن مثل هذا الكوكب سيدور حول نجم أقدم من الشمس ليعطي الحياة فترة أطول لتتطور، وسيكون له مجال مغناطيسي قوي يحمي من الإشعاع الكوني. ويعتقد العلماء أن هذه السمات مجتمعة ستجعل الكوكب صالحًا للحياة.
بحكم التعريف، تمتلك الكواكب الأرضية الفائقة العديد من سمات الكواكب الفائقة الصالحة للسكن. حتى الآن، اكتشف علماء الفلك عشرين كوكبًا خارج المجموعة الشمسية، إن لم تكن الأفضل من بين جميع العوالم الممكنة، فهي من الناحية النظرية أكثر صالحة للسكن من الأرض.
في الآونة الأخيرة، كانت هناك إضافة مثيرة إلى قائمة الكواكب الصالحة للسكن. بدأ علماء الفلك باكتشاف الكواكب الخارجية التي تم طردها من أنظمتها النجمية، ومن الممكن أن يكون هناك مليارات منها تتجول في درب التبانة. إذا تم إخراج أرض عملاقة من نظامها النجمي وكان لها غلاف جوي كثيف وسطح مائي، فيمكن أن تحافظ على الحياة لعشرات المليارات من السنين، وهي فترة أطول بكثير مما يمكن أن تستمر الحياة على الأرض قبل أن تموت الشمس.
الكشف عن الحياة على الأرض الفائقة
لاكتشاف الحياة على الكواكب الخارجية البعيدة، سيبحث علماء الفلك عن البصمات الحيوية، وهي منتجات ثانوية للبيولوجيا يمكن اكتشافها في الغلاف الجوي للكوكب.
تم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا قبل أن يكتشف علماء الفلك الكواكب الخارجية، وبالتالي فإن التلسكوب ليس مثاليًا لأبحاث الكواكب الخارجية. لكنها قادرة على القيام ببعض هذه العلوم، ومن المقرر أن تستهدف كوكبين أرضيين فائقين يحتمل أن يكونا صالحين للسكن في عامها الأول من العمليات. مجموعة أخرى من الكواكب العملاقة ذات المحيطات الضخمة التي تم اكتشافها في السنوات القليلة الماضية، بالإضافة إلى الكواكب التي تم اكتشافها هذا الصيف، تعد أيضًا أهدافًا مقنعة لجيمس ويب.
لكن أفضل الفرص للعثور على علامات الحياة في أجواء الكواكب الخارجية ستأتي مع الجيل القادم من التلسكوبات الأرضية العملاقة: التلسكوب الكبير للغاية بطول 39 مترًا، والتلسكوب ذو الثلاثين مترًا، وتلسكوب ماجلان العملاق بطول 25.4 مترًا. جميع هذه التلسكوبات قيد الإنشاء ومن المقرر أن تبدأ في جمع البيانات بحلول نهاية العقد.
يعرف علماء الفلك أن مقومات الحياة موجودة، لكن صالح للسكن لا يعني أنه مسكون. وإلى أن يجد الباحثون دليلاً على وجود حياة في مكان آخر، فمن الممكن أن تكون الحياة على الأرض عبارة عن حادث فريد من نوعه. في حين أن هناك العديد من الأسباب وراء عدم ظهور علامات الحياة على عالم صالح للسكن، إذا نظر علماء الفلك خلال السنوات القادمة إلى هذه الكواكب الفائقة الصالحة للسكن ولم يجدوا شيئًا، فقد تضطر البشرية إلى استنتاج أن الكون مكان منعزل.
ملاحظة المحرر: تم تحديث القصة لتصحيح حجم تلسكوب ماجلان العملاق.
تم إعادة نشر هذه المقالة من The Conversation، وهو موقع إخباري غير ربحي مخصص لمشاركة أفكار الخبراء الأكاديميين. تحتوي المحادثة على مجموعة متنوعة من النشرات الإخبارية المجانية الرائعة.
كتب بواسطة: كريس إمبي، جامعة أريزونا.
اقرأ أكثر:
يتلقى كريس إمبي تمويلًا من المؤسسة الوطنية للعلوم.