علم الفلك

ما هو الكوكب الذي يشبه الارض

مقدمة.

يتفق معظم العلماء على أن احتمالات وجود الحياة على كوكب غير الأرض مرتفعة جداً في الكون اللامتناهي. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن توجد أشكال حياة مألوفة على أي كوكب داخل نظامنا الشمسي. الحياة كما نعرفها – كل شيء من الكائنات وحيدة الخلية إلى البشر – تتكون إلى حد كبير من الماء السائل. لذلك لا يمكن أن يكون الكوكب الذي يأوي الحياة بارداً جداً أو يتجمد الماء ، ولا يمكن أن يكون شديد السخونة أو سيتبخر كل الماء. الكواكب الأقرب إلى الشمس من الأرض شديدة الحرارة ، أما الكواكب البعيدة فهي شديدة البرودة. سطح كوكب الزهرة ، على سبيل المثال ، ساخن بدرجة كافية لإذابة الرصاص ، وسيتبخر أي كائن حي ، بينما سطح المريخ متجمد.

تتطلب الحياة كما نعرفها هنا على الأرض أيضاً مجالاً مغناطيسياً وغلافاً جوياً ، وكلاهما يحميه من الإشعاع المميت الذي ينبعث من نجمنا الأم ، الشمس. ينحرف المجال المغناطيسي للأرض – المتولد عن قلبها الحديدي الدوار – عن الرياح الشمسية ، وهي تيار مستمر من الجسيمات عالية السرعة وعالية الطاقة الخارجة من الشمس. (عندما تهتم هذه الجسيمات بحواف الغلاف الجوي للأرض ، فإنها تخلق أحياناً الظاهرة التي نسميها الشفق القطبي.) بدون وجود المجال المغناطيسي هناك ، قد تدمر الرياح الشمسية كل أشكال الحياة على الأرض.

أما الغلاف الجوي للأرض فهو يحمي الحياة لأن الماء وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى الموجودة فيه تمتص الإشعاع الشمسي في صورة الأشعة فوق البنفسجية الضارة. ستصدر النجوم الأم للأنظمة الشمسية الأخرى إشعاعاً أيضاً ، وستحتاج الكواكب التي تدور حولها إلى نفس النوع من الحماية.

بطبيعة الحال ، فإن الحياة على الأرض تغير أيضاً التركيب الكيميائي للغلاف الجوي – فقد افتقر الغلاف الجوي للأرض إلى الأكسجين الغازي حتى ما يقرب من مليار سنة مضت ، عندما بدأت الطحالب أولاً ثم النباتات في النمو هنا وتنتجها. لذا فإن الجزيئات مثل الأكسجين في الغلاف الجوي لكوكب آخر ستكون مؤشراً واحداً – وليس دليلاً – على وجود كائنات حية هناك.

ما هو الكوكب؟

يعد تعريف مصطلح الكوكب أمراً مهماً ، لأن مثل هذه التعريفات تعكس فهمنا لأصول نظامنا الشمسي وعمارته وتطوره. على مر الزمن التاريخي ، تغيرت الأشياء المصنفة على أنها كواكب. حسب الإغريق القدماء قمر وشمس الأرض ككواكب إلى جانب عطارد والزهرة والمريخ والمشتري وزحل. لم تُعتبر الأرض كوكباً ، بل كان يُعتقد أنها الجسم المركزي الذي تدور حوله جميع الأجرام السماوية الأخرى. أول نموذج معروف وضع الشمس في مركز الكون المعروف والأرض تدور حوله قدمه أريستارخوس الساموسي في القرن الثالث قبل الميلاد ، لكنه لم يتم قبوله بشكل عام. لم يتم إحياء الفكرة حتى القرن السادس عشر على يد نيكولاس كوبرنيكوس.

بحلول القرن السابع عشر ، أدرك علماء الفلك (بمساعدة اختراع التلسكوب) أن الشمس كانت الجسم السماوي الذي تدور حوله جميع الكواكب – بما في ذلك الأرض – وأن القمر ليس كوكباً ، بل قمراً للأرض. تمت إضافة أورانوس ككوكب في عام 1781 واكتشف نبتون في عام 1846.

تم اكتشاف سيريس بين المريخ والمشتري في عام 1801 وصُنف في الأصل على أنه كوكب. ولكن نظراً لأنه تم العثور على العديد من الأشياء في وقت لاحق في نفس المنطقة ، فقد تم إدراك أن سيريس كان الأول من فئة الأجسام المماثلة التي تم تسميتها في النهاية بالكويكبات (الشبيهة بالنجوم) أو الكواكب الصغيرة.

تم تحديد كوكب بلوتو ، الذي اكتشف في عام 1930 ، على أنه الكوكب التاسع. لكن بلوتو أصغر بكثير من عطارد وأصغر حتى من بعض أقمار الكواكب. إنه على عكس الكواكب الأرضية (عطارد ، الزهرة ، الأرض ، المريخ) ، أو عمالقة الغاز (كوكب المشتري ، زحل) ، أو عمالقة الجليد (أورانوس ، نبتون). يبلغ حجم قمرها الضخم شارون نصف حجم كوكب بلوتو ويشاركه مدار بلوتو. على الرغم من أن بلوتو احتفظ بوضعه الكوكبي خلال الثمانينيات ، إلا أن الأمور بدأت تتغير في التسعينيات مع بعض الاكتشافات الجديدة.

أدت التطورات التقنية في التلسكوبات إلى رصد أفضل وتحسين الكشف عن الأجسام الصغيرة جداً والبعيدة جداً. في أوائل التسعينيات ، بدأ علماء الفلك في العثور على العديد من العوالم الجليدية التي تدور حول الشمس في منطقة على شكل كعكة دائرية تسمى حزام كويبر خارج مدار نبتون – في عالم بلوتو. مع اكتشاف حزام كايبر وآلاف الأجسام الجليدية (المعروفة باسم أجسام حزام كايبر ، أو أجسام حزام كايبر ؛ وتسمى أيضاً ترانسبتونيانس) ، تم اقتراح أنه من المفيد أكثر التفكير في بلوتو على أنه أكبر حزام كايبرابل بدلاً من كوكب.

يجب أن يدور حول نجم (في جوارنا الكوني ، الشمس ).يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي ليكون لديه جاذبية كافية لإجباره على اتخاذ شكل كروي.يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لدرجة أن جاذبيته أزالت أي أجسام أخرى من نفس الحجم بالقرب من مداره حول الشمس.ستستمر المناقشة – والنقاش – بينما تستمر رؤيتنا للكون في التوسع.

كواكب تشبه الأرض.

إن اكتشاف كوكب بحجم الأرض الفائق يدور حول نجم شبيه بالشمس يقربنا أكثر من أي وقت مضى من إيجاد توأم لعالمنا المائي. لكن تلسكوب كبلر الفضائي التابع لوكالة ناسا قد التقط أدلة على كواكب أخرى يحتمل أن تكون صالحة للسكن وسط بحر من النجوم في مجرة ​​درب التبانة.

▪️Kepler-452b .

أطلق الاكتشاف الجديد ، Kepler-452b ، خيال صياد الكواكب لأنه الأكثر تشابهاً مع نظام الأرض والشمس الذي تم العثور عليه حتى الآن: كوكب في درجة الحرارة المناسبة داخل المنطقة الصالحة للسكن ، وحوالي مرة ونصف فقط. قطر الأرض ، يدور حول نجم يشبه إلى حد كبير شمسنا. يقول مكتشفو الكوكب أيضاً أن لديه فرصة جيدة لأن يكون صخرياً، مثل الأرض.

يشبه Kepler-452b الأرض أكثر من أي نظام تم اكتشافه سابقاً. والتوقيت مناسب بشكل خاص: يصادف عام 2015 الذكرى السنوية العشرين لأول كوكب خارجي تم تأكيد وجوده في مدار حول نجم نموذجي.

لكن العديد من الاكتشافات الأخرى للكواكب الخارجية اقتربت تقريباً من تشابهها مع الأرض.

▪️Kepler-186f.

قبل ذلك ، كان للكوكب Kepler-186f التمييز “الأكثر تشابهاً” (حصلوا على اللقب الشائع ، “Kepler” ، لأنه تم اكتشافهم بواسطة تلسكوب Kepler الفضائي). على بعد حوالي 500 سنة ضوئية من الأرض ، لا يزيد حجم كبلر 186f عن 10 في المائة عن الأرض ، ويبحر عبر المنطقة الصالحة للسكن في نجمه ، مما يجعل سطحه مائياً على الأرجح.

لكن مداره الذي يستغرق 130 يوماً يحمله حول نجم قزم أحمر أكثر برودة بكثير من شمسنا ونصف حجمه فقط. وبالتالي ، فإن الكوكب يشبه حقاً “ابن عم الأرض” ، كما يقول توماس باركلي من معهد Bay Area Environmental Research Institute في مركز أبحاث Ames التابع لناسا ، Moffett Field ، كاليفورنيا ، وهو مؤلف مشارك في الورقة البحثية التي أعلنت عن الاكتشاف في أبريل 2014.

تحصل Kepler-186f على حوالي ثلث الطاقة من نجمها التي تحصل عليها الأرض من شمسنا. وهذا يضعها على الحافة الخارجية للمنطقة الصالحة للسكن. يقول العلماء أنك إذا كنت تقف على الكوكب وقت الظهيرة ، فإن الضوء سيبدو ساطعاً كما هو الحال على الأرض قبل ساعة من غروب الشمس.

هذا لا يعني أن الكوكب محروم من الحياة ، على الرغم من أن هذا لا يعني أن الحياة موجودة هناك أيضاً.

▪️Kepler-62f .

قبل Kepler-186f ، كان Kepler-62f هو كوكب خارج المجموعة الشمسية معروف بأنه أقرب ما يكون إلى الأرض. مثل الاكتشاف الجديد ، فإن Kepler-62f هي “أرض خارقة” ، أكبر بحوالي 40 بالمائة من كوكبنا. ولكن ، مثل Kepler-186f ، فإن مداره البالغ 267 يوماً يحمله أيضاً حول نجم أكثر برودة وأصغراً من الشمس ، على بعد حوالي 1200 سنة ضوئية في كوكبة Lyra. لا يزال ، Kepler-62f يقيم في المنطقة الصالحة للسكن.

▪️Kepler-69c.

تم الإعلان عن اكتشاف Kepler-62f في أبريل 2013 ، في نفس الوقت تقريباً مع Kepler-69c ، أرض عملاقة أخرى – على الرغم من أنها أكبر بنسبة 70 بالمائة من كوكبنا الأصلي. هذه هي الأخبار السيئة. علماء الفلك غير متأكدين من تكوين الكوكب ، أو فقط عندما تصبح “الأرض العملاقة” كبيرة جداً بحيث تقلل من فرصة العثور على الحياة على سطحها. يؤدي ذلك أيضاً إلى نقلها بعيداً عن منافسيها من عالم توأم أرضي محتمل. والخبر السار هو أن Kepler-69c تقع في المنطقة الصالحة للسكن من الشمس ، مع مدار 242 يوماً يذكرنا بكوكبنا الشقيق الحار ، كوكب الزهرة. يشبه نجمه أيضاً نجمنا في الحجم بحوالي 80 بالمائة من لمعان الشمس. يبعد نظامها الكوكبي حوالي 2700 سنة ضوئية في كوكبة الدجاجة.

▪️Kepler-22b.

تم الترحيب أيضاً بـ Kepler-22b في يومها باعتباره الأكثر شبهاً بالأرض. كان أول كواكب كبلر يتم العثور عليه داخل المنطقة الصالحة للسكن ، وهو يدور حول نجم يشبه إلى حد كبير شمسنا. لكن Kepler-22b هو مصارع سومو بين الكواكب الأرضية الخارقة ، حوالي 2.4 ضعف حجم الأرض. ولا أحد يعرف ما إذا كانت صخرية أم غازية أم سائلة. تم اكتشاف الكوكب على الفور تقريباً بعد أن بدأ كبلر في إجراء الملاحظات في عام 2009 ، وتم تأكيده في عام 2011. هذا الكوكب ، الذي يمكن أن يكون له غلاف جوي غائم ، يبعد 600 سنة ضوئية ، مع مدار 290 يوماً لا يختلف عن مدار الأرض.

▪️Gliese 667Cc .

لم يتم اكتشاف كل الكواكب التي تتصارع لتكون شبيهة بالأرض باستخدام كبلر. ظهر أيضاً كوكب الأرض العملاق المعروف باسم Gliese 667Cc في عام 2011 ، واكتشفه علماء الفلك وهم يمشطون البيانات من تلسكوب المرصد الأوروبي الجنوبي البالغ طوله 3.6 متر في تشيلي. الكوكب ، الذي يبعد 22 سنة ضوئية فقط ، تبلغ كتلته 4.5 أضعاف كتلة الأرض. يدور حول قزم أحمر في المنطقة الصالحة للسكن ، على الرغم من أنه قريب بدرجة كافية – مع مدار 28 يوماً فقط – لجعل الكوكب عرضة لتوهجات شديدة يمكن أن تندلع بشكل دوري من سطح النجم. ومع ذلك ، فإن شمسها أصغر وأكثر برودة من شمسنا ، وتعني المسافة المدارية لـ Gliese 667Cc أنها تتلقى على الأرجح حوالي 90 في المائة من الطاقة التي نحصل عليها من الشمس. هذه نقطة لصالح الحياة ، إذا كان الغلاف الجوي للكوكب يشبه غلافنا الجوي. لا يزال الحجم الحقيقي للكوكب وكثافته غير معروفين ، مما يعني أنه لا يزال من الممكن أن يتحول إلى كوكب غازي ، معاد للحياة كما نعرفها. ويمكن أن تعني التدفقات المغناطيسية القوية أيضاً انخفاضات دورية في كمية الطاقة التي تصل إلى الكوكب ، بنسبة تصل إلى 40 في المائة. قد يستمر هذا الانخفاض لأشهر، وفقاً للعلماء في معهد الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة أوسلو في النرويج.

▪️كوكب بروكسيما Proxima Centauri.

يقول العلماء إن أبحاثهم على النجم القريب “بروكسيما سنتوري” أظهرت وجود كوكب بحجم الأرض يدور حوله.

والأكثر من ذلك، أن هذا الكوكب الصخري يتحرك في المنطقة التي تجعل من الممكن وجود ماء سائل على سطحه.

ويبعد النجم “بروكسيما” تريليون كيلومتر عن الأرض، ويستغرق الوصول إليه بمركبات الفضاء الحالية والتكنولوجيا المتاحة الآن آلاف السنين.

وتشير بيانات الكوكب الجديد “بروكسيما بي” أن الحد الأدني من كتلته تبلغ 1.3 مرة من كتلة الأرض، ويدور مداراته على مسافة 7.5 مليون كيلومتر من النجم، ويستغرق 11.2 يوماً لإكمال دورة واحدة.

وتعد المسافة بين الكوكب الجديد والنجم الذي يدور حوله أقل بكثير من المسافة بين الأرض والشمس وتبلغ 149 مليون كيلومتر.

لكن بروكسيما سنتوري من نوعية النجوم التي يطلق عليها “نجم قزم أحمر”.وهو أقل كثيراً في الحجم والتوهج مقارنة بالشمس وهو ما جعل الكوكب الجديد يتمتع بنفس ظروف الموجودة على الأرض على الرغم من قربه من النجم.

▪️Ross 128 b.

روس 128 بي. الكوكب الخارجي المكتشف حديثاً هو ثاني أقرب كوكب تم اكتشافه لنظامنا الشمسي ، على بعد 11 سنة ضوئية فقط. ويمكن أن تدعم الحياة.

تبدو الإعلانات عن الكواكب الخارجية ، تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي ، شائعة تقريباً في هذا العصر الذهبي للاكتشاف بالنسبة لعلماء الفلك. فلماذا يعتبر Ross 128 b فريداً – بصرف النظر عن اسمه الذي يشبه الإنسان إلى حد ما؟يبلغ حجم الكوكب تقريباً نفس حجم الأرض ، وقد يكون له درجة حرارة سطح مماثلة ، مما يجعله عالماً معتدلاً يمكن أن يدعم الحياة.

كل 9.9 أيام ، يكمل مداراً حول نجمه المضيف ، روس 128 ، وهو ما يُعرف بالنجم القزم الأحمر: إنه أروع وأضعف النجوم وأكثرها شيوعاً الموجودة في الكون.

بسبب طبيعتها الوفيرة وحقيقة أنه تم العثور على كواكب خارجية أخرى حول هذه الأنواع من النجوم ، تتم دراسة الأقزام الحمراء ورصدها بتواتر متزايد على أمل العثور على المزيد من الكواكب الخارجية.

وجد علماء الفلك روس 128 وكوكبه باستخدام أداة البحث عن الكواكب التابعة للمرصد الأوروبي الجنوبي ، والتي تسمى HARPS. يقع مقر الباحث عن الكوكب ذو السرعة الشعاعية العالية في مرصد لا سيلا في تشيلي.

يعتقد علماء الفلك أن Ross 128 b هو مرشح جيد لمزيد من الدراسة عندما يمكن للتلسكوب الكبير للغاية التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي أن يبدأ في البحث عن الغلاف الجوي للكواكب الخارجية بحثاً عن العلامات الحيوية في عام 2025.

ثمانية مكونات للحياة في الفضاء.

١. الماء.

يمكن تقسيم جميع العمليات التي تشكل الحياة على الأرض تقريبًا إلى تفاعلات كيميائية – وتتطلب معظم هذه التفاعلات سائلاً لتفكيك المواد حتى تتمكن من التحرك والتفاعل بحرية.

الماء السائل مطلب أساسي للحياة على الأرض لأنه يعمل كمذيب. إنه قادر على إذابة المواد وتمكين التفاعلات الكيميائية الرئيسية في الخلايا الحيوانية والنباتية والميكروبية.

تسمح خواصه الكيميائية والفيزيائية بإذابة مواد أكثر من معظم السوائل الأخرى. الخصائص الأخرى التي تجعلها موطناً جيداً للحياة هي التوصيل الحراري والتوتر السطحي ونقاط الغليان والانصهار العالية وقدرتها على السماح للضوء باختراقها.

٢. الكربون.

هناك حاجة إلى العديد من الجزيئات المعقدة لأداء آلاف الوظائف التي تحافظ على الحياة المعقدة. الكربون هو لبنة البناء البسيطة التي تحتاجها الكائنات الحية لتكوين مركبات عضوية مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون.

يسمح التركيب الجزيئي للكربون لذراته بتكوين سلاسل طويلة، حيث يترك كل رابط رابطتين محتملتين مجانيتين للانضمام إلى الذرات الأخرى. يرتبط بسهولة خاصة بالأكسجين والهيدروجين والنيتروجين.

يمكن أن تنضم الروابط الحرة حتى مع ذرات الكربون الأخرى لتشكيل هياكل جزيئية ثلاثية الأبعاد معقدة ، مثل الحلقات والأشجار المتفرعة. كما أن جزيئات الكربون قوية ومستقرة ، لذا فهي مثالية لبناء الجسم بها.

٣. النيتروجين.

يعتبر الكربون مكوناً أساسياً للمركبات العضوية ، لكنه لا يمكنه فعل ذلك بمفرده. تتكون البروتينات المعقدة اللازمة للحياة من مركبات أصغر تسمى الأحماض الأمينية – وهي مركبات عضوية بسيطة تحتوي على النيتروجين.

النيتروجين ضروري أيضاً لصنع DNA و RNA ، حاملي الشفرة الجينية للحياة على الأرض.

يمكن للعديد من البكتيريا تحويل النيتروجين من الغلاف الجوي إلى شكل يستخدم في الخلايا الحية.

٤. الفوسفور.

يعد الفوسفور مكوناً رئيسياً في الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو مادة عضوية تعمل كوحدة عملة جزيئية في الحياة.

ينقل ATP الطاقة الكيميائية حول خلايا الجسم ، مما يؤدي إلى تشغيل كل عملية خلوية تتطلب طاقة تقريباً.

الفوسفور عنصر حيوي في أغشية الخلايا ، وهي الطبقة المحيطة بالخلايا التي تتحكم في حركة المواد داخل وخارج الخلايا.ومثل النيتروجين ، فإن الفوسفور ضروري لتكوين DNA و RNA.

٥. الكبريت.

الكبريت جزء من معظم العمليات الكيميائية الحيوية على الأرض ، ومعظم الإنزيمات لا يمكنها العمل بدونه. كما أنه أحد مكونات العديد من الفيتامينات والهرمونات.

في حالة عدم وجود الأكسجين والضوء ، يمكن استخدام الكبريت كمصدر للطاقة. تسمى البكتيريا التي تعيش في ظل ظروف بيئية قاسية المتطرفين وقد وجد أنها تكتسب طاقتها للنمو من الكبريت والهيدروجين وحدهما.

٦. الحظ.

يبدو أن وجود جميع المواد الكيميائية المناسبة على نفس الكوكب أمر محظوظ. والأرض – كوكب صغير في وسط كون هائل – محظوظ لامتلاكه ما يكفي من المواد الكيميائية المناسبة لدعم وفرة هائلة من الحياة.

٧. الوقت.

يستغرق تطور الحياة المعقدة مليارات السنين ، ولا يوجد طريق مختصر في الرحلة من الكائنات وحيدة الخلية إلى الحياة المعقدة.

يبلغ عمر الأرض 4.5 مليار سنة ، ولكن في مراحله الأولى كان الجو حاراً جداً بحيث لا يدعم الحياة. أقدم دليل أحفوري على الحياة يأتي من صخور عمرها 3.4 مليار سنة. لقد استغرق تطوير نباتات وحيوانات من كائنات وحيدة الخلية وقتاً طويلاً.

من الممكن أن تكون الحياة موجودة على كواكب أخرى – لكن من المحتمل أن يكون لمثل هذه الحياة الكثير من اللحاق بالركب التطوري.

٨. الموقع.

تقع الأرض في منطقة المعتدل ، مما يعني أنها على مسافة مناسبة من الشمس: ليست شديدة الحرارة أو شديدة البرودة بحيث لا يكون هناك ماء سائل على السطح.

يبحث علماء الفلك عن الكواكب التي تقع على مسافة مماثلة من نجومهم المضيفة.

تحتاج الحياة إلى مصدر طاقة لتوليد الطاقة – إما الكمية المناسبة من الضوء من النجم أو الطاقة المولدة كيميائياً. تحتاج الحياة أيضاً إلى الحماية من أطوال موجية معينة من الإشعاع الشمسي. يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية B إلى إتلاف الحمض النووي ، ولكن تمتص طبقة الأوزون هذا الطول الموجي في الغالب.

المراجع:

Kenneth R. Lang (6-5-2017), “What are the chances of life on another planet”، now.tufts.edu

“Planets”, www.solarsystem.nasa.gov,6-12-2017

Pat Brennan (23-7-2015), “Finding Another Earth”، www.nasa.gov

جوناثان آموس (25-8-2016)، “”شبيه الأرض” يدور حول نجم قريب من الشمس”، www.bbc.com

Ashley Strickland (15-11-2017), “Newly discovered nearby planet could support life”، www.cnn.com

Paul Kenrick,Anne Jungblut (23-5-2016), “Eight ingredients for life in space”، www.nhm.ac.uk

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى