عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
اكتشف الباحثون مجموعات من السحب تشبه نبتون تدور حول سطح قزم بني، وهو جسم يقع بين حجم الكوكب والنجم. | مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) الفوسفين في الغلاف الجوي لقزم بني، وهي نفس المادة الكيميائية التي أثارت الجدل بعد ادعاءات بأنه تم اكتشافها على كوكب الزهرة ويمكن أن تكون قادمة من الحياة.
هذا الكشف الجديد على قزم بني تم التنبؤ به من خلال النماذج التي تحاكي الأجواء الفضائية وهو تذكير بأن الفوسفين ليس بالضرورة مادة التوقيع الحيوي. ومع ذلك، لا يزال علماء الفلك في حيرة من أمرهم بشأن سبب احتواء بعض الأجسام على الفوسفين وعدم احتواء البعض الآخر على ذلك، على الرغم من أن النظرية تقول إنه يجب أن يكون موجودًا هناك.
تم التعرف على الفوسفين في الجو البارد لنجم قزم بني يسمى Wolf 1130C، والذي يتواجد في نظام ثلاثي إلى جانب جسم منخفض الكتلة. قزم أحمر نجمة و أ قزم أبيض. ويوجد الفوسفين بوفرة تبلغ 0.1 جزء في المليون، وهو ما يطابق نماذج الغلاف الجوي عملاق الغاز التنبؤ بالكواكب والأقزام البنية. في الواقع، على حد سواء كوكب المشتري و زحل تحتوي على وفرة مماثلة من الفوسفين لتلك الموجودة في Wolf 1130C.
كانت المشكلة هي أن العديد من الأقزام البنية التي من المتوقع أن تظهر وفرة يمكن اكتشافها من الفوسفين لا تفعل ذلك، ولا يعرف العلماء السبب.
الفوسفين هو جزيء أساسه الفوسفور، ويتكون من ذرة واحدة من الفوسفور وثلاث ذرات هيدروجين. كما أنه غير مستقر إلى حد كبير في الظروف الجوية، ويمكن للتفاعلات الكيميائية أن تفكك جزيئات الفوسفين بسهولة. نرى الفوسفين في سحب كوكب المشتري وزحل لأنه يتشكل في أعماق المناطق الداخلية الساخنة للكواكب العملاقة، ثم تقوم تيارات الحمل الحراري بحمل الفوسفين إلى ارتفاعات أعلى بشكل أسرع من المعدل الذي يتم به تدميره.
وهذا أحد أسباب ادعاء الكشف عن مادة الفوسفين فينوس مثير للجدل للغاية.
وفي عام 2020، تمكن فريق بقيادة جين جريفز من جامعة كارديف في ويلز الفوسفين المكتشف في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة باستخدام تلسكوب جيمس كليرك ماكسويل في هاواي ومصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/تحت المليمترية (ألما) في تشيلي. على الأرض، يتواجد الفوسفين بشكل طبيعي كمنتج لعمليات بيولوجية، وقد دفع فريق غريفز بقوة الزاوية البيولوجية لتفسير اكتشافهم، مما أدى إلى تكهنات بإمكانية وجود ميكروبات. الذين يعيشون في السحب السامة لكوكب الزهرة.
ومع ذلك، اختلف قسم كبير من المجتمع الفلكي مع النتائج التي توصل إليها الفريق، بحجة وجود عيوب في التحليل، وكافحت مجموعات أخرى لتكرار النتائج. وعلى الرغم من ذلك، ضاعف فريق جريفز من استنتاجاته، ولا يزال وجود الفوسفين على كوكب الزهرة محل نقاش حاد ومثير للجدل.
جزء من عدم موافقة العلماء على هذا الاكتشاف هو أنهم يجدون صعوبة في رؤية كيفية بقاء الفوسفين في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة.
ومع ذلك، لا يزال الفوسفين يعتبر بمثابة توقيع حيوي محتمل من قبل علماء الأحياء الفلكية في أبحاثهم البحث عن الحياة الغريبة.
ومع ذلك، فإن وجوده في سحب كوكب المشتري وزحل، والآن في Wolf 1130C، هو تذكير بأن العمليات الكيميائية غير البيولوجية يمكن أن تنتج الفوسفين أيضًا. والسؤال هو لماذا يحتوي كوكب المشتري وزحل وولف 1130C على مستويات يمكن اكتشافها من الفوسفين بينما الأقزام البنية الأخرى التي تمت دراستها بواسطة JWST لا تفعل ذلك، أو على الأقل تكون مستنفدة جدًا بحيث لا يمكن اكتشاف الجزيء.
هناك عدة تفسيرات محتملة. أحدهما فريد من نوعه لنظام Wolf 1130. قبل أن يتطور إلى قزم أبيض، كان Wolf 1130B نجمًا كبيرًا تتراوح كتلته بين ستة وثمانية أضعاف كتلة كوكبنا. شمس. مثل هذه النجوم ليست ضخمة بما يكفي للذهاب سوبر نوفا، لذلك ينهون حياتهم بنفس الطريقة التي تنتهى بها شمسنا – من خلال التوسع لتصبح العملاق الأحمر ثم تنفخ طبقاتها الخارجية لتشكل كوكبًا سديم، بينما تترك وراءها قلبها الخامل كقزم أبيض بحجم الأرض والذي، في حالة Wolf 1130B، يحتوي على 1.24 الكتل الشمسية.
يمكن للنجوم التي تتراوح كتلتها الشمسية من ستة إلى ثمانية أن تنتج كميات كبيرة من الفوسفور في المراحل الأخيرة من حياتها، والتي يمكنها بعد ذلك أن تنطلق إلى الفضاء عندما يتخلص العملاق الأحمر من طبقاته الخارجية. إذا تم قذف هذه المادة الغنية بالفوسفور في جميع أنحاء Wolf 1130C، فسوف يفسر ذلك مصدر الفسفور الذي يستخدم لتكوين الفوسفين.
إنها نظرية جميلة، لكنها للأسف لا تحظى بالقبول. يشكل القزم الأبيض في نظام Wolf 1130 قريبًا ثنائي مع النجم منخفض الكتلة Wolf 1130A، بينما يدور القزم البني حول الزوج منهما من مسافة بعيدة. A وB قريبان جدًا لدرجة أنهما مقفلان مديًا لبعضهما البعض، مما يعني أنهما يُظهران بعضهما البعض نفس الوجه باستمرار. العلاقة بينهما أكثر تعقيدًا من ذلك، فقوة جاذبية القزم الأبيض هي في الواقع تمد وولف 1130A إلى شكل بيضة تجاهه.
عندما مات النجم الذي شكل القزم الأبيض، كانت الطبقات الخارجية للعملاق الأحمر قد ابتلعت Wolf 1130A. إذا كان موت النجم الذي أصبح القزم الأبيض قد أدى إلى ترسيب الفوسفور على القزم البني، فإننا نتوقع أيضًا رؤية وفرة زائدة من الفوسفور على Wolf 1130A، لكننا لا نفعل ذلك.
والاحتمال الآخر هو أن وجود الفوسفين يرتبط بطريقة ما بالتركيب الكيميائي الجوهري للقزم البني. تتنبأ بعض النماذج بأن الأجواء تحتوي على عدد قليل جدًا عناصر الأثقل من الهيليوم لديها رجحان لمزيد من الفوسفين. في الواقع، يبدو أن 1130C يحتوي على وفرة منخفضة جدًا من هذه العناصر الأثقل، والتي يشير إليها علماء الفلك بشكل جماعي باسم “المعادن”. وبالمثل، فإن كوكب المشتري وزحل لديهما أيضًا “معدنات” منخفضة.
السبب الدقيق وراء تعزيز نقص العناصر الثقيلة للفوسفين متعدد الأوجه: فهو لا يساعد فقط في خلق الظروف التي يمكن أن يتشكل فيها الفوسفين ويعيش لفترة أطول من المعتاد، ولكن النقص النسبي في الجزيئات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي يعني أن هناك تداخلًا أقل مع إشارة الفوسفين في طيف القزم البني، مما يجعله أكثر بروزًا.
قصص ذات صلة:
— قد يكون الفوسفين المكتشف في سحب كوكب الزهرة أمرًا كبيرًا. إليك ما تحتاج إلى معرفته.
– الأقزام البنية: النجوم التي “تفشل”
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) – دليل كامل
تكمن المشكلة في أن الأقزام البنية الأخرى التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي تحتوي أيضًا على معادن منخفضة، لكنها لا تظهر الكميات المتوقعة من الفوسفين.
تدفع هذه الأمور الغامضة مؤلفي البحث الجديد، بقيادة آدم بورجاسر من جامعة كاليفورنيا في سان دييجو، إلى التساؤل عن مدى فائدة الفوسفين ذو التوقيع الحيوي عندما لا نستطيع حتى أن نقول على وجه اليقين كيف يتشكل على الكواكب البعيدة والأقزام البنية.
وقال المؤلفون: “إن عدم قدرة النماذج على شرح كل هذه المصادر باستمرار يشير إلى فهم غير كامل لكيمياء الفوسفور في الأجواء ذات درجات الحرارة المنخفضة”. “لذلك نحذر من استخدام الفوسفين كبصمة حيوية حتى يتم حل هذه التناقضات.”
إذا لم يكن هناك شيء آخر، فإن الدراسة الجديدة تذكرنا بأنه حتى لو تبين أن اكتشاف الفوسفين على كوكب الزهرة حقيقي، فإن أصله يمكن أن يكون غير حيوي وليس مرتبطًا بيولوجيًا. لم يحن الوقت بعد للتحمس للحياة في أي من هذه العوالم.
ونشرت النتائج في 2 أكتوبر في المجلة علوم.