نحن لا نفهم حقًا المناطق الصالحة للحياة للكواكب الغريبة

هذا الفنان

يُظهر تصوير هذا الفنان أول كوكب بحجم الأرض تم التحقق من صحته يدور حول نجم بعيد في المنطقة الصالحة للسكن التي حددها تلسكوب كبلر الفضائي التابع لناسا. في البحث عن الحياة خارج الأرض ، يحرص علماء الفلك على اكتشاف الكواكب في 'المنطقة الصالحة للسكن' - المنطقة المحيطة بنجم حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على كوكب ما. لكن الاختبار الحقيقي لمعرفة ما إذا كان الكوكب قادرًا على استضافة الحياة أم لا ، قد يكمن في الواقع في أنبل الغازات: النيتروجين. (مصدر الصورة: NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech)





في البحث عن الحياة خارج الأرض ، يحرص علماء الفلك على اكتشافها الكواكب الخارجية في 'المنطقة الصالحة للسكن' - المنطقة المحيطة بالنجم حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على كوكب ما.

بينما ركزت معظم الأبحاث حول المنطقة الصالحة للسكن على سطوع النجم (حيث تحدد درجة الحرارة ما إذا كان الماء على كوكب ما يمكن أن يكون سائلًا أو جليديًا أو غازًا) ، أظهر بحث جديد أن هذه صورة مبسطة للغاية وساذجة. الاختبار الحقيقي لمعرفة ما إذا كان الكوكب يمكنه أن يستضيف الحياة أم لا ، قد يكمن في الواقع في أكثر الغازات مملة: النيتروجين.

متعلق ب: كيف تعمل المناطق الصالحة للسكن على كوكب خارج المجموعة الشمسية



مقاس واحد يناسب الجميع

بقدر ما نفهم الحياة (وبما أنه ليس لدينا سوى مثال واحد للعمل معه (الحياة على الأرض) ، فليس لدينا الكثير لنستمر عليه) ، فالحياة تحتاج إلى الماء السائل.

الماء هو المذيب النهائي وهو المكان الذي يمكن أن تحدث فيه جميع التفاعلات الكيميائية المثيرة للاهتمام للحفاظ على الحياة. وبينما الماء - المزيج المألوف من جزئين من الهيدروجين إلى جزء واحد من الأكسجين - هو الجزيء الأكثر شيوعًا في الكون ، فإنه للأسف نادرًا ما يكون في حالة سائلة مناسبة للحياة.

اقرأ أكثر: ' تنوع المناخ في المنطقة الصالحة للسكن الشبيهة بالطاقة الشمسية بسبب اختلاف ضغط الغاز في الخلفية '



معظم المياه إما مجمدة أو محبوسة في المذنبات أو على طبقات جليدية ضخمة تغطي عوالم متجمدة أو محاصرة في غاز ، وتبخرت بفعل الحرارة الشديدة التي تضخها النجوم. المياه السائلة نادرة للغاية ، ولا توجد إلا في ظروف خاصة معينة.

واحدة من تلك المواقف الخاصة المحددة هي الحالة التي وجدت الأرض نفسها فيها. كوكبنا الأصلي ليس بعيدًا جدًا عن الشمس حتى تتحول مياهه إلى جليد ، وليس قريبًا جدًا من أن يتحول إلى غاز. تقع الأرض على مسافة مناسبة تمامًا من الشمس للسماح للماء السائل بالبقاء على سطحها.

هذا هو ما يسمى ' منطقة صالحة للسكن '(تسمى أيضًا منطقة المعتدل ، لأن الحساء الشمسي ليس حارًا جدًا ولا باردًا جدًا). كل نجم له منطقته الصالحة للسكن ، اعتمادًا على حجمه ودرجة حرارته وسطوعه.



في لعبة البحث عن الحياة خارج الأرض ، يكون المكان الأول الذي يبحث فيه علماء الفلك عن الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن لنجمهم الأم. بالتأكيد ، يمكن أن تكون هناك أماكن أخرى تزدهر فيها الحياة ، ولكن نظرًا لأن الأرض هي المثال الوحيد للحياة الذي رأيناه بالفعل ، فمن الأفضل أن نجد صديقًا من خارج كوكب الأرض.

الشعور بالضغط

للأسف ، الكون ليس بهذه البساطة ، على الأقل وفقًا لبحث جديد ظهر مؤخرًا في مجلة ما قبل الطباعة arXiv .

باستخدام مجموعة من عمليات المحاكاة الحاسوبية لإعادة إنشاء الظروف الجوية على الكواكب الخارجية ، أو الكواكب خارج نظامنا الشمسي ، درس الباحثون وراء الورقة عددًا كبيرًا من الأنظمة الصالحة للحياة. لقد قاموا بتغيير حجم ونوع النجوم الأم للكواكب ، وخصائص مداراتها الكوكبية ، وكمية المياه السائلة المتاحة بالفعل للكواكب عندما تشكلت ، والأهم من ذلك ، غلافها الجوي.

سبق للباحثين أن درسوا تأثير الغلاف الجوي للكوكب على مناخه. الغاز الأكثر بروزًا هو ، بالطبع ، ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة التي حظيت بقدر كبير من الاهتمام هنا على الأرض لأنها محرك رئيسي في تغير المناخ. الغازات الدفيئة قادرة على حبس الحرارة داخل الغلاف الجوي الكوكبي ، ومن خلال تغيير ذلك قليلاً ، يمكنك تغيير تاريخ درجة الحرارة لعالم بأكمله بشكل جذري.

على سبيل المثال ، فكر في كوكب الزهرة الشقيق ، والذي يقع أيضًا داخل المنطقة الصالحة للسكن من الشمس. ومع ذلك ، وبفضل الحمولة الزائدة من ثاني أكسيد الكربون في الماضي البعيد ، فقد شهدت ظاهرة الاحتباس الحراري الجامحة ولديها الآن أعلى درجات حرارة سطح أي كوكب في النظام الشمسي. وهي بالتأكيد ليست صالحة للسكنى.

لكن ثاني أكسيد الكربون ليس الغاز الوحيد الذي يطفو حول أجواء الكواكب. يوجد أيضًا نيتروجين. النيتروجين خامل إلى حد كبير ولا يشارك في العديد من العمليات البيولوجية النشطة. ومع ذلك ، فإنه يشكل أكثر من 80٪ من الغلاف الجوي للأرض ، وبدونه ، ... حسنًا ... لن يكون لدينا غلاف جوي.

نحن نعرف القليل جدا عن تاريخ النيتروجين على الأرض . لسنا متأكدين من كمية الغاز التي ولد بها كوكبنا ، وتشير بعض الأدلة الجيولوجية إلى أنه منذ 2 مليار سنة ، كان لدينا نصف كمية النيتروجين التي نستخدمها اليوم. وبما أننا لا نعرف الكثير عن النيتروجين على الأرض ، فنحن بالتأكيد لا نعرف الكثير عن النيتروجين على الكواكب الأخرى.

متعلق ب: 9 أعذار علمية غريبة لم نعثر على كائنات فضائية بعد

الحياة تجد طريقها

وجد الباحثون وراء عمليات المحاكاة في هذه الدراسة الجديدة أن النيتروجين يلعب دورًا كبيرًا في تحديد درجة الحرارة الإجمالية للكوكب - وبالتالي قابليته للحياة. والأكثر تعقيدًا: إنها ليست علاقة بسيطة ، فزيادة النيتروجين لا تجعل الكوكب أكثر دفئًا بالضرورة.

على سبيل المثال ، إذا لم يكن الغلاف الجوي للكوكب كثيفًا للغاية وكان هناك الكثير من الماء ، فإن إضافة النيتروجين يمكن أن تسبب تسخينًا كبيرًا ، لأن الضغط الجوي المضاف يزيد من فعالية غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. من ناحية أخرى ، في عالم جاف نسبيًا ، يؤدي المزيد من النيتروجين بسهولة إلى تشتيت ضوء النجوم بعيدًا ، مما يؤدي إلى تبريد دراماتيكي.

والنتيجة النهائية هي أن عالمين يدوران حول نجوم متطابقة ذات مدارات متطابقة مع أسطح متشابهة ولكن كميات مختلفة من النيتروجين يمكن أن يكون لهما درجات حرارة مختلفة بشكل كبير ويمكن أن يكون من الصعب للغاية التنبؤ بهما.

كما أن النيتروجين لا ينبعث أو يمتص الإشعاع عند الأطوال الموجية المرئية أو تحت الحمراء. هذا يجعل من الصعب بشكل محبط اكتشاف أجواء العوالم الفضائية. لذلك ، حتى لو كان الكوكب يجلس في منطقة Goldilocks من نجمه ، ما لم نتعامل مع إمدادات النيتروجين الخاصة به ، فلن نعرف ما إذا كان صالحًا للسكنى حقًا.

تصحيح: أشارت نسخة سابقة من هذه القصة إلى النيتروجين على أنه غاز نبيل. النيتروجين ليس غازا نبيلا. إنه غاز خامل.

تابعنا على TwitterSpacedotcom أو Facebook.