تمثل فئة جديدة من الكواكب الخارجية الصالحة للحياة خطوة كبيرة إلى الأمام في البحث عن الحياة

تم تحديد فئة جديدة من الكواكب الخارجية تختلف تمامًا عن مجموعتنا ، ولكنها يمكن أن تؤوي الحياة ، من قبل علماء الفلك ، والتي يمكن أن تسرع بشكل كبير البحث عن الحياة خارج نظامنا الشمسي.

في بحثهم عن الحياة في مكان آخر ، بحث علماء الفلك بشكل أساسي عن كواكب ذات حجم وكتلة ودرجة حرارة وتكوين جوي مماثل للأرض. ومع ذلك ، يعتقد علماء الفلك في جامعة كامبريدج أن هناك المزيد من الاحتمالات الواعدة.

حدد الباحثون فئة جديدة من الكواكب الصالحة للحياة ، يطلق عليها اسم الكواكب “Hycean” ، وهي كواكب دافئة مغطاة بالمحيط وغلاف جوي غني بالهيدروجين ، وهي أكثر عددًا ويمكن ملاحظتها من الكواكب الشبيهة بالأرض.

يقول الباحثون النتائج ، ذكرت في مجلة الفيزياء الفلكية، قد يعني أن العثور على البصمات الحيوية للحياة خارج نظامنا الشمسي في العامين أو الثلاثة أعوام القادمة هو احتمال حقيقي.

قال الدكتور نيكو مادهوسودان من معهد كامبريدج لعلم الفلك ، الذي قاد البحث: “تفتح الكواكب Hycean طريقًا جديدًا بالكامل في بحثنا عن الحياة في مكان آخر”.

العديد من مرشحي Hycean الرئيسيين الذين حددهم الباحثون أكبر حجما وأكثر سخونة من الأرض ، ولكن لا يزال لديهم خصائص استضافة المحيطات الكبيرة التي يمكن أن تدعم الحياة الميكروبية على غرار تلك الموجودة في بعض أكثر البيئات المائية تطرفًا على وجه الأرض.

تسمح هذه الكواكب أيضًا بوجود منطقة صالحة للسكن أكبر بكثير ، أو “منطقة Goldilocks” ، مقارنةً بالكواكب الشبيهة بالأرض. هذا يعني أنه لا يزال بإمكانهم دعم الحياة حتى لو كانوا خارج النطاق الذي يجب أن يكون فيه كوكب شبيه بالأرض صالحًا للسكن.

تم اكتشاف آلاف الكواكب خارج نظامنا الشمسي منذ التعرف على أول كوكب خارج المجموعة الشمسية منذ ما يقرب من 30 عامًا. الغالبية العظمى من الكواكب بين أحجام الأرض ونبتون وغالبًا ما يشار إليها باسم “الأرض الفائقة” أو “نبتون المصغرة”: يمكن أن تكون في الأساس عبارة عن عمالقة صخرية أو جليدية ذات أغلفة جوية غنية بالهيدروجين ، أو أي شيء آخر. ما بين.

يبلغ حجم معظم نبتون الصغيرة أكثر من 1.6 مرة حجم الأرض: أصغر من نبتون لكنها أكبر من أن يكون لها تصميمات داخلية صخرية مثل الأرض. أظهرت الدراسات السابقة لمثل هذه الكواكب أن الضغط ودرجة الحرارة تحت غلافها الجوي الغني بالهيدروجين مرتفعان للغاية بحيث لا يدعمان الحياة.

ومع ذلك ، وجدت دراسة حديثة أجراها فريق مادهوسودان على المصغر نبتون K2-18b أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن لهذه الكواكب أن تدعم الحياة. أدت النتيجة إلى تحقيق مفصل في النطاق الكامل لخصائص الكواكب والنجوم التي تكون هذه الظروف ممكنة لها ، والتي يمكن للكواكب الخارجية المعروفة أن تلبي هذه الشروط ، وما إذا كانت بصماتها الحيوية يمكن ملاحظتها.

قاد التحقيق الباحثين إلى تحديد فئة جديدة من الكواكب ، الكواكب Hycean ، ذات المحيطات الضخمة على مستوى الكوكب تحت أجواء غنية بالهيدروجين. Les planètes hycéennes peuvent être jusqu’à 2,6 fois plus grandes que la Terre et avoir des températures atmosphériques allant jusqu’à près de 200 degrés Celsius, mais leurs conditions océaniques pourraient être similaires à celles propices à la vie microbienne dans les océans de الأرض. تشتمل هذه الكواكب أيضًا على عوالم Hycean “المظلمة” المغلقة بالمد والجزر والتي قد تكون ذات ظروف صالحة للسكن فقط على جوانبها الليلية الدائمة ، وعوالم Hycean “الباردة” التي تتلقى القليل من الإشعاع من نجومها.

تهيمن الكواكب بهذا الحجم على مجموعة الكواكب الخارجية المعروفة ، على الرغم من عدم دراستها بالتفصيل مثل الكواكب الأرضية الفائقة. ربما تكون عوالم Hycean شائعة جدًا ، مما يعني أن الأماكن الواعدة للبحث عن الحياة في مكان آخر في المجرة ربما تكون مخفية على مرأى من الجميع.

ومع ذلك ، لا يكفي الحجم وحده لتأكيد ما إذا كان الكوكب هو Hycean: هناك جوانب أخرى مثل الكتلة ودرجة الحرارة وخصائص الغلاف الجوي مطلوبة للتأكيد.

عند محاولة تحديد الظروف على كوكب يبعد عدة سنوات ضوئية ، يجب على علماء الفلك أولاً تحديد ما إذا كان الكوكب موجودًا في منطقة سكنية من نجمه ، ثم ابحث عن التوقيعات الجزيئية لاستنتاج الهيكل الجوي والداخلي للكوكب ، والتي تحكم ظروف السطح ، ووجود المحيطات وإمكانية الحياة.

يبحث علماء الفلك أيضًا عن بعض البصمات الحيوية التي قد تشير إلى إمكانية الحياة. غالبًا ما تكون هذه هي الأكسجين والأوزون والميثان وأكسيد النيتروز ، وكلها موجودة على الأرض. هناك أيضًا عدد من المؤشرات الحيوية الأخرى ، مثل كلوريد الميثيل وكبريتيد ثنائي ميثيل ، والتي تكون أقل وفرة على الأرض ولكنها قد تكون مؤشرات واعدة للحياة على الكواكب ذات الأجواء الغنية بالهيدروجين حيث قد لا يكون الأكسجين أو الأوزون وفيرًا.

قال مادهوسودان: “بشكل أساسي ، عندما بحثنا في هذه التواقيع الجزيئية المختلفة ، ركزنا على الكواكب الشبيهة بالأرض ، وهي نقطة انطلاق معقولة”. “لكننا نعتقد أن كواكب Hycean تقدم فرصة أفضل للعثور على المزيد من آثار البصمات الحيوية.”

قال المؤلف المشارك أنجالي بييت ، من كامبريدج: “من المثير أن الظروف الصالحة للسكن يمكن أن توجد على كواكب مختلفة تمامًا عن الأرض”.

اكتشف Madhusudhan وفريقه أن عددًا من آثار المؤشرات الحيوية الأرضية التي من المتوقع أن تكون موجودة في أجواء Hycean سيكون من السهل اكتشافها من خلال الملاحظات الطيفية في المستقبل القريب. تجعل الأحجام الكبيرة ودرجات الحرارة المرتفعة والأجواء الغنية بالهيدروجين لكواكب Hycean توقيعاتها الجوية أكثر قابلية للاكتشاف من تلك الموجودة في الكواكب الشبيهة بالأرض.

حدد فريق كامبريدج عينة كبيرة من عوالم Hycean المحتملة التي تعتبر مرشحة رئيسية للدراسة التفصيلية باستخدام تلسكوبات الجيل التالي ، مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، المقرر إطلاقه في وقت لاحق من هذا العام. أولئك الكواكب تدور جميع نجوم القزم الحمراء بين 35 و 150 سنة ضوئية: قريبة من المعايير الفلكية. يمكن أن تؤدي ملاحظات JWST المخططة للمرشح الواعد ، K2-18b ، إلى اكتشاف واحد أو أكثر من جزيئات التوقيع الحيوي.

قال مادهوسودان: “إن اكتشاف البصمة الحيوية سيغير فهمنا للحياة في الكون”. “نحن بحاجة إلى أن نكون منفتحين بشأن المكان الذي نتوقع أن نجد فيه الحياة والشكل الذي قد تتخذه هذه الحياة ، حيث تستمر الطبيعة في مفاجأتنا بطرق لا يمكن تصورها في كثير من الأحيان.”