في العقود القليلة الماضية ، تم اكتشاف آلاف الكواكب خارج الطاقة الشمسية داخل مجرتنا. اعتبارًا من 28 يوليو 2018 ، تم تأكيد إجمالي 3737 كواكب خارج الشمس في 2814 نظامًا كوكبيًا. في حين أن غالبية هذه الكواكب كانت عمالقة غازية ، إلا أن عددًا متزايدًا كان أرضيًا (أي صخريًا) في طبيعته وتبين أنه يدور داخل المناطق الصالحة للسكن في نجومهم (HZ).
ومع ذلك ، كما تظهر حالة النظام الشمسي ، فإن HZs لا تعني بالضرورة أن الكوكب يمكنه دعم الحياة. على الرغم من أن كوكب الزهرة والمريخ موجودان في الحافة الداخلية والخارجية من HZ للشمس (على التوالي) ، إلا أنهما لا يستطيعان دعم الحياة على سطحها. ومع اكتشاف المزيد من الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للسكن طوال الوقت ، تشير دراسة جديدة إلى أنه قد يكون الوقت قد حان لتحسين تعريفنا للمناطق الصالحة للسكن.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "منطقة صالحة للسكن أكثر شمولاً للعثور على الحياة على الكواكب الأخرى" على الإنترنت مؤخرًا. أجرى الدراسة د. رمسيس راميريز ، عالم أبحاث بمعهد علوم الحياة في معهد طوكيو للتكنولوجيا. لسنوات ، شارك الدكتور راميريز في دراسة عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكن وبنى نماذج مناخية لتقييم العمليات التي تجعل الكواكب صالحة للسكن.
كما أشار دكتور راميريز في دراسته ، فإن التعريف الأكثر شمولاً للمنطقة الصالحة للسكن هو المنطقة الدائرية حول نجم حيث تكون درجات الحرارة السطحية على الجسم المداري كافية للحفاظ على الماء في حالة سائلة. ومع ذلك ، فإن هذا وحده لا يعني أن كوكبًا صالحًا للسكن ، ويجب أخذ اعتبارات إضافية في الاعتبار لتحديد ما إذا كانت الحياة موجودة بالفعل هناك. كما قال دكتور راميريز لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"إن التجسد الأكثر شعبية في HZ هو HZ الكلاسيكي. يفترض هذا التعريف الكلاسيكي أن أهم غازات الاحتباس الحراري في الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للسكن هي ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. ويفترض أيضًا أن قابلية السكن على هذه الكواكب تدعمها دورة سيليكات الكربونات ، كما هو الحال بالنسبة للأرض. على كوكبنا ، يتم تشغيل دورة سيليكات الكربونات بواسطة تكتونية الصفائح.
"تنظم دورة كربونات سيليكات نقل ثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والسطح والداخلية للأرض. يعمل بمثابة منظم حرارة كوكبي على مقاييس زمنية طويلة ويضمن عدم وجود الكثير من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (يصبح الكوكب ساخنًا جدًا) أو قليلًا جدًا (يصبح الكوكب باردًا جدًا). يفترض HZ التقليدي أيضًا (عادةً) أن الكواكب الصالحة للسكن تمتلك مخزونًا إجماليًا للمياه (مثل إجمالي المياه في المحيطات والبحار) مماثلة في الحجم لتلك الموجودة على الأرض. "
هذا ما يمكن أن يشار إليه باسم نهج "الفاكهة المنخفضة المعلقة" ، حيث بحث العلماء عن علامات على قابلية السكن استنادًا إلى أكثر ما نعرفه كبشر. بالنظر إلى أن المثال الوحيد الذي لدينا عن قابلية السكن هو كوكب الأرض ، فقد ركزت دراسات الكواكب الخارجية على العثور على كواكب "تشبه الأرض" في تكوينها (أي صخرية) ومدارها وحجمها.
ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أصبح هذا التعريف يواجه تحديًا من خلال دراسات أحدث. مع ابتعاد أبحاث الكواكب الخارجية عن الاكتشاف والتأكد من وجود أجسام حول النجوم الأخرى وانتقلت إلى التوصيف ، ظهرت تركيبات أحدث من HZs حاولت التقاط تنوع العوالم التي يمكن أن تكون صالحة للسكن.
كما أوضح الدكتور راميريز ، فإن هذه التركيبات الجديدة قد أكملت المفاهيم التقليدية لمركبات HZs من خلال اعتبار أن الكواكب الصالحة للسكن قد يكون لها تركيبات جوية مختلفة:
"على سبيل المثال ، يعتبرون تأثير غازات الدفيئة الإضافية ، مثل CH4 و H2 ، وكلاهما اعتبر مهمًا للظروف المبكرة على الأرض والمريخ. إن إضافة هذه الغازات يجعل المنطقة الصالحة للسكن أوسع مما يتوقعه تعريف HZ الكلاسيكي. هذا أمر رائع ، لأن الكواكب التي يعتقد أنها خارج HZ ، مثل TRAPPIST-1h ، قد تكون الآن داخلها. وقد قيل أيضًا أن الكواكب ذات الأجواء الكثيفة CO2-CH4 بالقرب من الحافة الخارجية لـ HZ للنجوم الأكثر حرارة قد تكون مأهولة بسبب صعوبة الحفاظ على مثل هذه الأجواء دون وجود حياة. "
أجرت إحدى هذه الدراسات الدكتورة راميريز وليزا كالتنجر ، الأستاذة المساعدة في معهد كارل ساجان في جامعة كورنيل. وفقا لورقة أنتجوا في عام 2017 ، والتي ظهرت في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية ،يمكن للصيادين من الكواكب الخارجية العثور على كواكب يمكن أن تصبح صالحة للسكن يومًا ما بناءً على وجود نشاط بركاني - والذي يمكن تمييزه من خلال وجود غاز الهيدروجين (H2) في أجواءهم.
تعد هذه النظرية امتدادًا طبيعيًا للبحث عن الظروف "الشبيهة بالأرض" ، والتي تعتبر أن الغلاف الجوي للأرض لم يكن دائمًا كما هو اليوم. في الأساس ، افترض علماء الكواكب أنه قبل مليارات السنين ، كان الغلاف الجوي المبكر للأرض يحتوي على وفرة من غاز الهيدروجين (H2) بسبب الغازات البركانية والتفاعل بين جزيئات الهيدروجين والنيتروجين في هذا الجو هو ما أبقى الأرض دافئة بما يكفي لتطور الحياة.
في حالة الأرض ، هرب هذا الهيدروجين في النهاية إلى الفضاء ، والذي يعتقد أنه هو الحال بالنسبة لجميع الكواكب الأرضية. ومع ذلك ، على كوكب حيث توجد مستويات كافية من النشاط البركاني ، يمكن الحفاظ على وجود غاز الهيدروجين في الغلاف الجوي ، مما يسمح بتأثير الاحتباس الحراري الذي يحافظ على أسطحها دافئة. في هذا الصدد ، فإن وجود غاز الهيدروجين في الغلاف الجوي للكوكب يمكن أن يمتد HZ النجم.
وفقا لراميريز ، هناك أيضا عامل الوقت ، الذي لا يؤخذ في الاعتبار عادة عند تقييم مناطق الجذب. باختصار ، تتطور النجوم بمرور الوقت وتضع مستويات مختلفة من الإشعاع بناءً على أعمارهم. يؤدي هذا إلى تغيير حيث يصل HZ للنجم ، والذي قد لا يشمل كوكبًا قيد الدراسة حاليًا. كما أوضح راميريز:
"لقد بينت أن الأقزام M (النجوم الرائعة حقًا) مشرقة وساخنة جدًا عندما تتشكل لأول مرة بحيث يمكنها تجفيف أي كواكب شابة تم تحديدها لاحقًا في HZ الكلاسيكية. وهذا يؤكد النقطة القائلة بأنه لمجرد وجود كوكب موجود حاليًا في المنطقة الصالحة للسكن ، فهذا لا يعني أنه قابل للسكن بالفعل (ناهيك عن السكن). يجب أن نكون قادرين على مراقبة هذه الحالات.
أخيرًا ، هناك مسألة الأنواع التي لاحظها علماء الفلك في النظام النجمي أثناء البحث عن الكواكب الخارجية. في حين أن العديد من الدراسات الاستقصائية قد فحصت نجم قزم أصفر من النوع G (وهو ما هو شمسنا) ، فقد تركز الكثير من الأبحاث على النجوم من نوع M (قزم أحمر) في وقت متأخر بسبب طول عمرها وحقيقة أنها تعتقد أنها الأكثر من المرجح أن تجد الكواكب الصخرية التي تدور حول مناطق النجوم.
"بينما ركزت معظم الدراسات السابقة على أنظمة النجم الواحد ، تشير الأعمال الحديثة إلى أنه يمكن العثور على الكواكب الصالحة للسكن في أنظمة النجوم الثنائية أو حتى أنظمة القزم الأحمر العملاق أو الأبيض ، فإن الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للسكن قد تأخذ أيضًا شكل عوالم صحراوية أو حتى عوالم المحيطات التي يقول راميريز: "أكثر رطوبة من الأرض". "إن هذه التركيبات لا تعمل فقط على توسيع مساحة المعلمات للكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن للبحث عنها ، ولكنها تسمح لنا بتصفية العوالم الأكثر احتمالًا (والأقل) التي من المحتمل أن تستضيف الحياة."
في النهاية ، تظهر هذه الدراسة أن HZ الكلاسيكي ليس الأداة الوحيدة التي يمكن استخدامها لتقييم إمكانية الحياة خارج الأرض. على هذا النحو ، يوصي راميريز بأنه في المستقبل ، يجب على الفلكيين والصيادين من الكواكب الخارجية أن يكملوا HZ الكلاسيكي مع الاعتبارات الإضافية التي أثارتها هذه التركيبات الجديدة. وبذلك ، قد يكونون قادرين على زيادة فرصهم في العثور على الحياة في يوم من الأيام.
"أوصي بأن يولي العلماء اهتمامًا خاصًا حقيقيًا للمراحل المبكرة من أنظمة الكواكب لأن ذلك يساعد في تحديد احتمالية أن الكوكب الموجود حاليًا في المنطقة الحالية الصالحة للسكن في الوقت الحالي يستحق المزيد من الدراسة لمزيد من الأدلة على الحياة". "أوصي أيضًا باستخدام تعريفات HZ المختلفة بالتزامن حتى نتمكن من تحديد أفضل الكواكب التي من المرجح أن تستضيف الحياة. وبهذه الطريقة يمكننا ترتيب هذه الكواكب وتحديد الكواكب التي نقضي معظم وقتها وطاقتها في التلسكوب. على طول الطريق ، سنقوم أيضًا باختبار مدى صلاحية مفهوم HZ ، بما في ذلك تحديد مدى عالمية دورة سيليكات الكربونات على المستوى الكوني ".
