يُظهر مفهوم هذا الفنان كوكب الزهرة العملاق على اليسار، وكوكب الأرض العملاق على اليمين.
Credit: NASA/JPL-Caltech/Ames
مع استمرار البحث عن كواكب صالحة للحياة، يُفصّل علماء الفلك كيفية تحديد الكواكب الخارجية التي تتوفر فيها جميع الظروف المناسبة لازدهار الحياة.
لا نعرف حتى الآن سوى كوكب واحد يزخر بالحياة. هذا الكوكب هو الأرض، كما قد تظن، وهو يتمتع بجميع الظروف المناسبة لازدهار الكائنات الحية على سطحه. هل توجد كواكب أخرى خارج نظامنا الشمسي، تُسمى الكواكب الخارجية، تستضيف أيضًا أشكالًا من الحياة؟
لا يزال علماء الفلك يجهلون الإجابة، لكنهم يبحثون عن كواكب صالحة للحياة باستخدام مجموعة من المعايير. من الناحية المثالية، يسعون للعثور على كواكب تشبه الأرض تمامًا، لأننا نعلم يقينًا أن الحياة قد ترسخت هنا. ويجري البحث عن كواكب بحجم الأرض تقريبًا تدور على مسافة مناسبة تمامًا من نجمها - في منطقة تُسمى المنطقة الصالحة للحياة.
تساعد مهمة كيبلر التابعة لناسا العلماء في سعيهم للعثور على هذه العوالم، التي تُسمى أحيانًا كواكب جولديلوكس نسبةً إلى قصة خيالية، لأنها تدور في ظروف "مناسبة تمامًا" للحياة. وقد أكد كيبلر وتلسكوبات أخرى وجود عدد قليل منها حتى الآن، وجميعها أكبر بقليل من الأرض - وهي الكواكب العملاقة. ويستمر البحث عن توأم الأرض، وهو كوكب صغير بحجم الأرض في منطقة صالحة للسكن.
جزء مهم من هذا البحث هو التحقيق المستمر في نقطة بداية ونهاية منطقة صالحة للسكن للنجم.
المنطقة الصالحة للسكن هي الحزام المحيط بالنجم حيث تكون درجات الحرارة مثالية لتجمع الماء السائل - وهو عنصر أساسي للحياة كما نعرفها - على سطح الكوكب. تقع الأرض ضمن المنطقة الصالحة للسكن لنجمنا، الشمس. وخارج هذه المنطقة، من المرجح أن يكون الكوكب شديد البرودة والتجمد بحيث لا يصلح للحياة (مع أنه من الممكن أن تكون الحياة مدفونة تحت سطح القمر). ومن المرجح أن يكون الكوكب الواقع بين نجم والمنطقة الصالحة للسكن شديد الحرارة والبخار.
هذا الكوكب المثالي، الذي يُشبه كوكب "غولديلوكس" داخل المنطقة، لن يكون بالضرورة موطنًا لأي كائنات حية. لكن من المحتمل أن يتوافر فيه نوع من الحياة، حتى لو كانت ميكروبات.
في دراسة جديدة، قام باحثون من معهد علوم الكواكب الخارجية التابع لوكالة ناسا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا، بتحليل دقيق لموقع كوكب يُدعى "كبلر-69 سي" ومنطقته الصالحة للسكن. يُظهر تحليلهم أن هذا الكوكب، الذي يبلغ حجمه 1.7 ضعف حجم الأرض، يقع خارج الحافة الداخلية للمنطقة مباشرةً، مما يجعله أقرب إلى كوكب الزهرة العملاق منه إلى الأرض العملاق، كما أشارت التقديرات السابقة.
قال ستيفن كين، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية الجديدة حول "كبلر-69 سي" المنشورة في مجلة "رسائل مجلة الفيزياء الفلكية": "في طريقنا لاكتشاف كواكب شبيهة بالزهرة، يُخبرنا كيبلر بالكثير عن تواتر الكواكب الشبيهة بالزهرة في مجرتنا".
لتحديد موقع المنطقة الصالحة للسكن لنجم ما، يجب علينا أولًا معرفة إجمالي الإشعاع المنبعث منه. النجوم الأكبر كتلةً من شمسنا تكون أكثر حرارةً وتتوهج بالإشعاع، لذا تكون مناطقها الصالحة للسكن أبعد. وبالمثل، تتمتع النجوم الأصغر والأبرد بأحزمة صالحة للسكن أضيق من شمسنا. على سبيل المثال، كوكب الأرض العملاق المسمى Kepler-62f، الذي اكتشفه كيبلر ليدور في منتصف منطقة صالحة للسكن حول نجم بارد، يدور حول نجمه أقرب من الأرض. يستغرق الكوكب 267 يومًا فقط لإكمال مداره، مقارنةً بـ 365 يومًا للأرض.
يعتمد تحديد المسافة الدقيقة التي يجب أن تكون عليها المنطقة الصالحة للسكن عن النجم على الكيمياء أيضًا. على سبيل المثال، تمتص الجزيئات في الغلاف الجوي للكوكب كميةً معينةً من الطاقة من ضوء النجم وتشعّ الباقي. قد يُحدث مقدار هذه الطاقة المحبوسة فرقًا كبيرًا بين بحر فيروزي وبراكين ثائرة.
استخدم باحثون بقيادة رافي كومار كوبارابو من جامعة ولاية بنسلفانيا، يونيفرسيتي بارك، بنسلفانيا، هذا النوع من المعلومات الكيميائية لدفع المنطقة الصالحة للسكن أبعد قليلاً مما كان يُعتقد سابقًا.. استخدم كين وزملاؤه هذه المعلومات لضبط حدود المنطقة الصالحة للسكن لكوكب كبلر-69 سي بدقة، بالإضافة إلى قياسات دقيقة لإجمالي إنتاج الطاقة للنجم ومدار الكوكب.
قال كين: "إن فهم خصائص النجم أمر بالغ الأهمية لتحديد خصائص الكواكب وحساب مدى المنطقة الصالحة للسكن في ذلك النظام".
ولكن قبل شراء عقار في منطقة صالحة للسكن، ضع في اعتبارك أن هناك عوامل أخرى تُحدد ما إذا كان العالم سيُطوّر مساحات خضراء وشواطئ خصبة. على سبيل المثال، يمكن للانفجارات البركانية من أسطح النجوم، والتي تُسمى التوهجات، أن تُلحق دمارًا بالكواكب.
قالت لوسيان ووكويكز، عضوة فريق كيبلر العلمي بجامعة برينستون، نيوجيرسي، والتي تدرس النجوم المتوهجة: "هناك العديد من الأسئلة التي لم تُجب عليها بعد حول قابلية الحياة". وأضافت: "إذا تعرض الكوكب للإشعاعات باستمرار من جراء التوهجات الصادرة عن نجمه الأم، فقد لا يكون سطحه مكانًا مناسبًا للعيش. ولكن من ناحية أخرى،
إذا كان هناك ماء سائل حوله، فإنه يشكل درعًا جيدًا جدًا ضد الإشعاع عالي الطاقة، لذا ربما تزدهر الحياة في المحيطات. يمكن للانفجارات أيضًا أن تخدش الغلاف الجوي للكواكب، مما يزيد من تعقيد الصورة. وينطبق هذا بشكل خاص على النجوم الأصغر والأبرد، والتي تميل إلى أن تكون أكثر نشاطًا من النجوم مثل شمسنا.
في الوضع الأمثل، يرغب علماء الفلك في معرفة المزيد عن الغلاف الجوي للكواكب التي يُحتمل أن تكون صالحة للحياة. وبهذه الطريقة، يمكنهم دراسة التركيب الجزيئي للكوكب بحثًا عن علامات غازات دفيئة جامحة قد تشير إلى كوكب غير صالح للحياة يشبه الزهرة. أو قد تتمكن التلسكوبات الفضائية المستقبلية من التقاط آثار الأكسجين والماء وثاني أكسيد الكربون والميثان - وهي مؤشرات على أن الكوكب قد يكون موطنًا لشخص ما.
سيُقرّبنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم التابع لناسا من تحقيق هذا الهدف، من خلال استكشاف الغلاف الجوي للكواكب، التي قد يقع بعضها في مناطق صالحة للحياة. لن تتمكن هذه المهمة من فحص الغلاف الجوي لكواكب صغيرة بحجم الأرض، لذلك سيتعين علينا انتظار تلسكوب مستقبلي آخر لفصل كوكبي الزهرة والأرض.
تدير ناسا أميس (NASA Ames ) تلسكوب كيبلر. تطوير النظام الأرضي، وعمليات المهمة، وتحليل البيانات العلمية. أدار مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا، كاليفورنيا، تطوير مهمة كبلر. طورت شركة بول للفضاء والتقنيات في بولدر، كولورادو، نظام طيران كبلر، وتدعم عمليات المهمة مع مختبر الدفع النفاث في مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء بجامعة كولورادو في بولدر. يقوم معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور بأرشفة بيانات كبلر العلمية وتخزينها وتوزيعها. كبلر هي مهمة الاكتشاف العاشرة لناسا، وتمولها مديرية المهام العلمية التابعة لناسا في مقرها الرئيسي بواشنطن.
المصدر: