نحن نعلم أن هناك الآلاف من الكواكب الخارجية وملايين أخرى تنتظر اكتشافها. لكن الغالبية العظمى من الكواكب الخارجية هي ببساطة غير صالحة للسكن.
بالنسبة للقلة التي قد تكون صالحة للسكن، لا يمكننا تحديد ما إذا كانت صالحة للسكن إلا من خلال فحص غلافها الجوي. الحياة، مقياس تداخل كبير للكواكب الخارجيةاستطيع المساعدة.
يتزايد البحث عن البصمات الحيوية على الكواكب الخارجية التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة. تمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من جمع بعض أطياف الغلاف الجوي للكواكب الخارجية، ولكن لديه العديد من المهام الأخرى التي يتعين عليه إنجازها، كما أن مراقبة الطقس مطلوبة بشكل كبير. تم تخصيص تلسكوب فضائي مخطط له يسمى LIFE للبحث عن البصمات الحيوية للكواكب الخارجية، وقد قام الباحثون مؤخرًا باختباره: هل يمكنه اكتشاف البصمات الحيوية من الأرض؟
باعتباره مقياس تداخل، يتكون LIFE من خمسة تلسكوبات منفصلة ستعمل في انسجام تام لتوسيع الحجم المفيد للتلسكوب. تم تطوير LIFE بواسطة ETH Zurich (المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا في زيوريخ) في سويسرا. ستراقب LIFE في منتصف الأشعة تحت الحمراء، حيث توجد الخطوط الطيفية للمواد الكيميائية المهمة للمؤشر الحيوي مثل الأوزون والميثان وأكسيد النيتروز.
سيكون موقع LIFE في Lagrange Point 2، على بعد حوالي 1.5 مليون كيلومتر (1 مليون ميل)، حيث يقع تلسكوب جيمس ويب الفضائي أيضًا. ومن هناك، سوف يراقب قائمة بأهداف الكواكب الخارجية على أمل العثور على بصمات حيوية.
يوضح ساشا كوانز، أستاذ الكواكب الخارجية وصلاحية السكن في ETH Zurich، الذي يقود مبادرة LIFE: “هدفنا هو اكتشاف المركبات الكيميائية في الطيف الضوئي التي تشير إلى الحياة على الكواكب الخارجية”.
لا تزال الحياة مجرد مفهوم وأراد الباحثون اختبار أدائها. وبما أنه لم يتم بناؤه بعد، فقد استخدم فريق من الباحثين الغلاف الجوي للأرض كاختبار.
لقد تعاملوا مع الأرض كما لو كانت كوكبًا خارج المجموعة الشمسية واختبروا أساليب LIFE ضد الطيف الجوي المعروف للأرض في ظل ظروف مختلفة. لقد استخدموا أداة تسمى LIFEsim للعمل مع البيانات. غالبًا ما يستخدم الباحثون البيانات المحاكاة لاختبار قدرات المهمة، لكنهم في هذه الحالة استخدموا بيانات حقيقية.
يتم نشر نتائجهم في المجلة الفلكية. البحث بعنوان “مقياس التداخل الكبير للكواكب الخارجية (LIFE). الثاني عشر. إمكانية اكتشاف البصمات الحيوية لكابستون في منتصف الأشعة تحت الحمراء – استنشاق غاز الضحك خارج المجموعة الشمسية والهالوجينات الميثيلية.“المؤلف الرئيسي هو الدكتور دانييل أنجرهاوزن، عالم الفيزياء الفلكية وعالم الأحياء الفلكية في ETH زيورخ.
في سيناريو العالم الحقيقي، ستكون الأرض مجرد نقطة بعيدة، يكاد يكون من المستحيل تمييزها. كل ما ستراه الحياة هو طيف الغلاف الجوي للكوكب، والذي سيتغير بمرور الوقت اعتمادًا على المناظر التي يلتقطها التلسكوب، والأهم من ذلك، طول الفترة الزمنية التي رصدها فيها.
سيتم جمع هذه الأطياف بمرور الوقت، مما يؤدي إلى سؤال مهم: كيف ستؤثر هندسة الرصد والتغيرات الموسمية على ملاحظات LIFE؟
ولحسن حظ فريق البحث، لدينا الكثير من عمليات رصد الأرض للعمل عليها. عمل الباحثون بثلاثة أشكال هندسية مختلفة للمراقبة: منظران من القطبين وواحد من المنطقة الاستوائية. ومن هذه المنظورات الثلاثة، عملوا مع بيانات الغلاف الجوي من يناير ويوليو، والتي تمثل أكبر التغيرات الموسمية.
على الرغم من أن الأجواء الكوكبية يمكن أن تكون معقدة للغاية، إلا أن علماء الأحياء الفلكية يركزون على جوانب معينة للكشف عن إمكانات الكوكب لدعم الحياة. المواد الكيميائية N ذات أهمية خاصة2أوه، تش3الكلورين و CH3Br (أكسيد النيتروز والكلوروميثان والبروموميثان)، ويمكن إنتاجها جميعًا بيولوجيًا.
نحن نستخدم مجموعة من السيناريوهات المستمدة من نماذج الحركية الكيميائية التي تحاكي الاستجابة الجوية لمستويات مختلفة من إنتاج النيتروجين الحيوي.2أوه، تش3الكلورين و CH3بر إلى O2– أجواء غنية بالكواكب الأرضية لإنتاج نماذج متقدمة لبرنامج محاكاة المراقبة LIFEsim الخاص بنا.
أراد الباحثون بشكل خاص معرفة ما إذا كانت LIFE قادرة على اكتشاف ثاني أكسيد الكربون2والماء والأوزون والميثان على كوكب الأرض على بعد حوالي 30 سنة ضوئية. هذه علامات على وجود عالم معتدل مناسب للحياة – وخاصة الأوزون والميثان، اللذين تنتجهما الحياة على الأرض – لذلك إذا تمكنت LIFE من اكتشاف الكيمياء البيولوجية على الأرض بهذه الطريقة، فيمكنها اكتشافها في عوالم أخرى.
كانت LIFE قادرة على اكتشاف ثاني أكسيد الكربون2والماء والأوزون والميثان على الأرض. كما كشفت أيضًا عن بعض الظروف السطحية التي تشير إلى وجود ماء سائل. ومن المثير للاهتمام أن نتائج LIFE لا تعتمد على الزاوية التي يُنظر منها إلى الأرض. وهذا أمر مهم لأننا لا نعرف من أي زوايا ستراقب الحياة الكواكب الخارجية.
التقلبات الموسمية هي المشكلة الأخرى، ولم يكن من السهل ملاحظتها. ولكن لحسن الحظ، يبدو أن هذا ليس عاملا مقيدا. وقال كوانز: “على الرغم من أنه ليس من السهل ملاحظة موسمية الغلاف الجوي، إلا أن دراستنا توضح أن البعثات الفضائية من الجيل التالي يمكنها تقييم ما إذا كانت الكواكب الخارجية الأرضية المعتدلة القريبة صالحة للسكن أو حتى مأهولة”.
ومع ذلك، فإن الكشف عن المواد الكيميائية المطلوبة ليس كافيا. العنصر الحاسم هو الوقت الذي يستغرقه. إن بناء مقياس تداخل فضائي يمكنه الكشف عن هذه المواد الكيميائية، ولكنه سيستغرق وقتا طويلا، لن يكون عمليا أو فعالا.
وكتب فريق البحث في ورقته البحثية: “نستخدم النتائج لاستنتاج أوقات المراقبة اللازمة للكشف عن هذه السيناريوهات وتطبيقها لتحديد المتطلبات العلمية للمهمة”.
لرسم صورة أوسع لأوقات مراقبة LIFE، طور الباحثون قائمة بالأهداف. لقد أنشأوا “…توزيعًا مسافاتيًا للكواكب هرتز التي يتراوح نصف قطرها بين 0.5 و1.5 نصف قطر الأرض حول نجوم من النوع M ونجوم FGK ضمن 20% من الشمس والتي يمكن اكتشافها باستخدام LIFE.” البيانات المتعلقة بهذه الأهداف تأتي من وكالة ناسا وغيرها من الأبحاث السابقة.
وتظهر النتائج أن هناك حاجة إلى بضعة أيام فقط لبعض الأهداف، بينما بالنسبة للأهداف الأخرى قد يستغرق الأمر ما يصل إلى 100 يوم للكشف عن الكميات ذات الصلة.
ما يسميه الفريق “الأهداف الذهبية” هو الأسهل في المراقبة. تعتبر كواكب بروكسيما سنتوري مثالاً على هذا النوع من الأهداف. بضعة أيام فقط من المراقبة ضرورية لهذه الكواكب. وكتب الباحثون أن الأمر سيستغرق حوالي عشرة أيام من الملاحظات مع LIFE لمراقبة “بعض السيناريوهات القياسية مثل الكواكب الأرضية المعتدلة التي تحتوي على خمسة بالمائة من النجوم M”.
إن أصعب الحالات التي لا يزال من الممكن تحقيقها هي تلك الخاصة بالكواكب الخارجية، وهي توائم للأرض تقع على بعد حوالي 5 فرسخ فلكي. ووفقا للنتائج، يحتاج LIFE إلى حوالي 50 إلى 100 يوم من المراقبة للكشف عن البصمات الحيوية.
لا تزال الحياة مجرد مهمة محتملة في هذه المرحلة. هذه ليست المهمة الأولى المقترحة التي ستركز فقط على قابلية الكواكب الخارجية للسكن. في عام 2023، اقترحت ناسا مرصد العوالم الصالحة للسكن (هوو). هدفها هو تصوير ما لا يقل عن 25 عالمًا يحتمل أن يكون صالحًا للسكن مباشرة ثم البحث عن البصمات الحيوية في أغلفتها الجوية.
إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صور في صور؛ مشاركة الويب” تسمح بملء الشاشة>
ولكن وفقا للمؤلفين، فإن نتائجهم تظهر أن الحياة هي الخيار الأفضل.
“إذا كانت هناك أنظمة نجمية كوكبية خارج المجموعة الشمسية من النوع المتأخر في الجوار الشمسي مع كواكب تظهر محيطات حيوية عالمية منتجة للنيتروجين2يا وCH3وخلصوا إلى أن “X, LIFE ستكون المهمة المستقبلية الأكثر ملاءمة للبحث عنها بشكل منهجي وربما اكتشافها”.
تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. اقرأها المقالة الأصلية.
