عندما يكتشف علماء الفلك كوكبًا خارجيًا جديدًا ، فإن أحد الاعتبارات الأولى هو ما إذا كان الكوكب في المنطقة الصالحة للسكن ، أو خارجها. يعتمد هذا الملصق إلى حد كبير على ما إذا كانت درجة حرارة الكوكب تسمح بالماء السائل أم لا. ولكن بالطبع الأمر ليس بهذه البساطة. تشير دراسة جديدة إلى أن عوالم متجمدة وجليدية ذات محيطات متجمدة تمامًا يمكن أن تحتوي بالفعل على مساحات من الأراضي الصالحة للعيش والتي لا تزال صالحة للسكن.
نُشرت الدراسة الجديدة في مجلة AGU's للأبحاث الجيوفيزيائية: الكواكب. يركز على كيفية دوران CO2 عبر كوكب وكيف يؤثر على درجة حرارة الكوكب. العنوان هو "كرات الثلج الملائمة: ظروف الأرض المعتدلة والمياه السائلة وانعكاساتها على ثاني أكسيد الكربون2 التجوية ".
كوكب كرة الثلج هو كوكب مشابه للأرض ، ولكن مع تجميد المحيطات وصولاً إلى خط الاستواء. إنه منفصل عن العصر الجليدي ، عندما تنمو الأنهار الجليدية وتتوسع الصفائح الجليدية القطبية ، وأحيانًا تصبح سمكها عدة كيلومترات. في العصر الجليدي ، تظل المحيطات الاستوائية خالية من الجليد.
لكن كوكب كرة الثلج متجمد تمامًا أكثر من ذلك. على كوكب كرة الثلج ، يتم تغطية جميع المحيطات بالجليد ، بما في ذلك أي محيطات استوائية. اعتبر العلماء هذه الكواكب صالحة للسكن ، لأنه لا توجد مياه سائلة على السطح.
شهدت الأرض واحدة على الأقل وربما ثلاث مراحل من كرة الثلج في تاريخها. تحملت الحياة هذه المراحل لأن أشكال الحياة الوحيدة كانت الكائنات الحية الدقيقة البحرية. لذا فإن السؤال هو ، عندما ننظر إلى كوكب خارج كرة الثلج في منطقة نجمه الصالحة للسكن ، فهل من الممكن أن تبقى الحياة هناك بعد كل شيء؟
يقول هذا البحث الجديد نعم ، أو على الأقل ، ربما.
المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة الجديدة هو Adiv Paradise ، عالم الفلك والفيزيائي بجامعة تورنتو ، كندا. يلخص الفردوس الموقف بإيجاز: "لديك هذه الكواكب التي عادة ما تعتبرها غير صالحة للسكن ، وتقترح <دراسة جديدة> أنها ربما تكون كذلك."
وقالت بارادايس في بيان صحفي: "نعلم أن الأرض كانت صالحة للسكن من خلال حلقات كرة الثلج الخاصة بها ، لأن الحياة ظهرت قبل حلقات كرة الثلج لدينا وظلت الحياة بعد ذلك بوقت طويل". "لكن حياتنا كلها كانت في محيطاتنا في ذلك الوقت. لا يوجد شيء حول الأرض ".
أراد الفردوس وبقية الفريق التحقيق في الفكرة القائلة بأنه حتى على كوكب كرة الثلج ، قد تظل بعض مناطق الأرض مستدامة للحياة. استخدموا نماذج الكمبيوتر لمحاكاة المتغيرات المناخية المختلفة على عوالم كرة الثلج النظرية. قاموا بتعديل تكوين القارات ، وكمية ضوء الشمس ، وخصائص أخرى لعوالم كرة الثلج النظرية. كما ركزوا على ثاني أكسيد الكربون.
CO2 هو غاز دفيئة ، بالطبع. إنه يسمح لجو الكوكب بامتصاص الحرارة ، ويمكن أن يساعد في الحفاظ على كوكب معتدل. لا يكفي منها ، ويمكن أن يتجمد الكوكب. كثيرًا ، ويمكن أن ترتفع درجات الحرارة إلى ما وراء المدى الذي يمكن أن تعيشه الحياة.
يتبع ثاني أكسيد الكربون دورة معروفة في حياة الكوكب. تعتمد الكمية التي تستمر في الغلاف الجوي على هطول الأمطار والتعرية. يمتص الماء في هطول الأمطار ثاني أكسيد الكربون ويحوله إلى حمض الكربونيك. عندما يكون على سطح الكوكب ، يتفاعل حمض الكربونيك مع الصخور. هذه التفاعلات تكسر حمض الكربونيك ، وترتبط بالمعادن. في نهاية المطاف ، يشق الكربون طريقه إلى المحيط ويتم تخزينه في قاع المحيط.
ولكن بمجرد تجميد سطح كوكب كرة الثلج ، لا يمكن أن يحدث أي من ذلك. توقف إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجو الميت في مساراته. ليس هناك أمطار ولا أرض مكشوفة.
ولكن في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، استمرت بعض كواكب كرة الثلج النموذجية في فقدان ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حتى بعد أن تجمدت. هذا يعني شيئين: يجب أن يكون هناك بعض الأراضي الخالية من الجليد ، ويجب أن يكون هناك بعض الأمطار.
في بعض المحاكاة ، كانت بعض كواكب كرة الثلج أكثر دفئًا من غيرها. ومن بين هؤلاء ، كان لبعضهم مناطق أرضية ظلت دافئة بما يكفي لاستمرار دورة الكربون: كان هناك أمطار وصخور مكشوفة. كانت هذه المناطق غير المجمدة في وسط القارات ، بعيدة عن المحيطات المتجمدة. وصلت بعض درجات الحرارة في تلك المناطق إلى 10 درجات مئوية (50 فهرنهايت) نظرًا لأن العلماء يعتقدون أن الحياة لا تزال قادرة على الاستمرار في التكاثر في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -20 درجة مئوية (-4 فهرنهايت) ، فإن هذه النتائج تمهد الطريق للحياة البقاء على قيد الحياة على كواكب كرة الثلج ، تمامًا كما حدث خلال مراحل كرة الثلج الخاصة بالكرة الأرضية.
لكن الدراسة وجدت أيضًا شيئًا آخر. في ظل الظروف المناسبة ، (أو ليس في الظروف المناسبة ، إذا كنت ترغب في رؤية المزيد من الحياة هناك) ، يمكن أن يصبح الكوكب محاصرًا في مرحلة كرة الثلج ولا يخرج منها أبدًا. كل هذا يصل إلى دورة الكربون أيضًا.
اعتاد العلماء على الاعتقاد أنه بالنسبة للكواكب ذات النشاط البركاني ، سيكون هناك إطلاق تدريجي لثاني أكسيد الكربون المحبوس في الصخور ، وأنه بمرور الوقت سيؤدي إلى تدفئة الغلاف الجوي ، لأنه لا يمكن إزالته بواسطة هطول الأمطار. ولكن إذا كانت هناك دراسة صحيحة ، فإن كمية صغيرة من الأراضي المكشوفة ، والأمطار التي تسقط عليها ، يمكن أن توازن بين ثاني أكسيد الكربون المنطلق وتبقي الكوكب في حالة شبه دائمة للكرة الثلجية. فقط مساحة صغيرة من الأرض ستكون خالية من الجليد. في هذا السيناريو ، قد تكون الحياة غير محتملة.
بشكل عام ، تظهر نتائج هذه الدراسة مدى تعقيد الكواكب. كل واحد في وضع فريد ، والعلامة الأولية للسكن أو غير صالح للسكن ليست سوى نقطة انطلاق. هناك عدد هائل من المتغيرات التي تشكل كل كوكب خارجي نكتشفه.
من الآمن أن نقول أنه يمكننا استبعاد عدد كبير من الكواكب من حيث قابلية السكن. فالمشتري الساخن ، على سبيل المثال ، يحرق كواكب الغازات الساخنة ، ولا يمكنه أبدًا دعم أي شكل من أشكال الحياة التي نتصورها.
لكن بالنسبة للكواكب في المنطقة الصالحة للسكن ، أو على الحدود ، لسنا في وضع يسمح لنا باستبعادها ، حتى إذا بدا من غير المحتمل أن تدعم الحياة.
مطلوب المزيد من العلم.
مصادر:
- بيان صحفي: تشير الدراسة إلى أن الكواكب الشبيهة بالأرض يمكن أن تدعم الحياة
- ورقة بحثية: كرات الثلج الملائمة: ظروف الأراضي المعتدلة ، والمياه السائلة ، والآثار المترتبة على ثاني أكسيد الكربون2 التجوية
- ويكيبيديا: كرة الثلج الأرض
- ويكيبيديا: الفترة المبردة
