قد لا تنجو الحياة الغريبة على الكواكب ذات الميلات الشبيهة بأورانوس

إمالة كوكب كبيرة

يجب أن يكون للكواكب ذات الإمالة الكبيرة على محاورها الدورانية درجات حرارة موسمية قصوى. (رصيد الصورة: ناسا)



إذا كنت تعتقد أن الصيف شديد الحرارة أو الشتاء بارد بشكل لا يطاق ، خذ العزاء لأنه في المواسم الماضية البعيدة على كوكبنا ربما كان أكثر قسوة. ومع ذلك ، فإن ظهور مواسم أكثر اعتدالًا كان أكثر من مجرد توفير الراحة ، كما يقترح بعض العلماء.



قد ترتبط الموسمية الضعيفة بظهور الحياة المعقدة على الأرض منذ حوالي 600 مليون سنة. في العوالم الفضائية ، يمكن أن تحدد الارتفاعات الموسمية والانخفاضات الشديدة في درجات الحرارة بالمثل ما إذا كانت الحياة تزدهر أو تنهار أو تموت.

تظهر الفصول عندما يكون محور دوران الكوكب مائل بالنسبة لمستوى مدار الكوكب. أشارت الأبحاث الحديثة إلى أن فقدان الميل المحوري وما يصاحبه من موسمية ، والتي تساعد في درجات الحرارة العالمية المعتدلة ، يمكن أن يقضي على الكائنات خارج كوكب الأرض. يفكر العلماء أيضًا في الحالة المعاكسة: العوالم التي تجعل فصول الصيف الحارقة والشتاء شديد البرودة من تطور الحياة بأي تعقيد أمرًا بعيد المنال.



'الميل المحوري ، أو الانحراف ، هو معلمة حاسمة لـ المناخ وإمكانية السكن قال رينيه هيلر ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية في بوتسدام بألمانيا: كان هيلر هو المؤلف الرئيسي في ورقتين بحثيتين في العام الماضي عن فقدان الانحراف بسبب تفاعلات المد والجزر على الكواكب الصالحة للسكن حول النجوم القزمة الحمراء.

سوء تعديل موسميًا

تؤثر العديد من الظواهر على الانحراف في تاريخ الكوكب. تشمل الأمثلة الرئيسية تأثيرات الأجسام الكونية الكبيرة ، بالإضافة إلى قوى الجاذبية من الكواكب المصاحبة والنجوم المركزية. على مدار عام على كوكب مائل ، تضرب كميات متفاوتة من أشعة الشمس الدافئة نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.



يبلغ ميل الأرض حاليًا حوالي 23.5 درجة. إلى جانب التدويرات اليومية ، يضمن هذا الميل المعتدل أن الاختلافات في درجات الحرارة بين أبرد المناطق القطبية والأكثر سخونة في الصحراء ليست شديدة للغاية. [صور: أغرب الكواكب الغريبة]

على عكس كوكبنا ، فإن عالمًا آخر ذي ميل محوري منخفض لا يزيد عن بضع درجات لن يشهد الكثير من الموسمية. ستؤدي الأقطاب الأكثر برودة إلى منطقة صالحة للسكن أضيق ، وإذا اقترنت بخط استواء شديد الحرارة يمكن أن تجعل العالم مكانًا صعبًا للحياة المعقدة. إنها صورة أكثر قتامة للكواكب شديدة الانحدار في نظام الكواكب منطقة 'المعتدل' ، النطاق المداري حيث يمكن أن يبقى الماء في صورة سائلة على سطح العالم.

خذ حالة كوكب شبيه بالأرض مع ميل قريب من كوكب أورانوس ، حوالي 90 درجة. سوف يشير القطب الشمالي إلى النجم المركزي لمدة ربع العام ثم يبتعد مباشرةً لربع آخر.



أورانوس ، بإمالة محورية 97 درجة ، يعمل نظام خط الاستواء والحلقة الخاص به بشكل عمودي تقريبًا على مستوى مداره.

أورانوس ، بإمالة محورية 97 درجة ، يعمل نظام خط الاستواء والحلقة الخاص به بشكل عمودي تقريبًا على مستوى مداره.(رصيد الصورة: NASA و ESA و M. Showalter (SETI Institute) و Z. Levay (STScI))

قال هيلر: 'سيتم غليان قطبك الشمالي خلال جزء من العام بينما يحصل خط الاستواء على القليل من ضوء الشمس'. وفي الوقت نفسه ، 'القطب الجنوبي يتجمد في ظلام دامس'. في الأساس ، يسيطر المفهوم التقليدي للجحيم الحارق على جانب واحد من الكوكب ، بينما يسود جحيم شديد البرودة مثل دائرة دانتي التاسعة على الجانب الآخر.

ثم ، لجعل الأمور أسوأ ، تنعكس الجحيم بعد نصف عام. قال هيلر: 'يتم تعقيم نصفي الكرة الأرضية بشكل دوري ، إما عن طريق التشعيع القوي جدًا أو بالتجميد'.

البعض يحبه ساخنا . . . أو بارد

لا يزال بإمكان الحياة - المرنة دائمًا - أن تجد طرقًا للاستمرار على الكواكب التي تدور على جوانبها ، على غرار أورانوس. ربما يمكن للمخلوقات المهاجرة أن تتبع منطقة مناخية سريعة التغير يمكن النجاة منها بينما يجد الآخرون ملاذًا عند خط الاستواء. قد تتخطى الكائنات القاسية درجات الحرارة القصوى. تُعرف أمثلة هذه المخلوقات الوعرة هنا على الأرض ، ومعظمها من البكتيريا ، بشكل طبيعي بما يكفي باسم 'الكائنات المتطرفة'.

فئة من هذه الكائنات ، تسمى الثرموفيلز ، تزدهر في الينابيع الساخنة وفي أعماق المحيطات الخالية من الضوء حولها الفتحات الحرارية المائية . تتكاثر أنواع Methanopyrus kandlerican في المياه عالية الضغط التي تزيد درجة حرارتها عن 250 درجة فهرنهايت. على الطرف الآخر ، تنمو الكائنات النفسية في تجاويف مغطاة بالجليد من مياه البحر المالحة حتى 5 درجات فهرنهايت.

Bacillus subtilis ، الموضح هنا ، هو عميل صعب. يمكن أن تشكل البكتيريا أبواغًا للبقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية القاسية.

Bacillus subtilis ، الموضح هنا ، هو عميل صعب. يمكن أن تشكل البكتيريا أبواغًا للبقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية القاسية.(رصيد الصورة: ناسا)

عندما تصبح الظروف شديدة الحرارة أو البرودة ، تدخل البكتيريا المبوغة في حالة ركود ، وتغلف نفسها في هياكل صلبة تسمى الأبواغ الداخلية. يمكن أن تظل الكائنات الحية الدقيقة كامنة في الجليد لملايين السنين وعند الذوبان تعود مباشرة إلى التكاثر.

تصبح الأرض أكثر شبهاً بالأرض

لأكثر من أبسط الكائنات الحية ، فإن مثل هذه المتانة ستشكل بالتأكيد الكثير من التحديات على الكواكب الخارجية ذات الانحراف الأعلى من الأرض ، على الرغم من أنها أقل بكثير من كوكب أورانوس.

قال جورج ويليامز ، الجيولوجي بجامعة أديلايد في أستراليا: 'ربما يكون الانحراف بمقدار 40 درجة فقط صعبًا على الحيوانات المعقدة بسبب فصول الصيف شديدة الحرارة والشتاء البارد الذي سيؤثر على معظم أنحاء العالم'. [ المتطرفون: أغرب حياة في العالم ]

يقترح ويليامز أن الظروف المناخية من هذا النوع بالذات قد أعاقت تطور المخلوقات الكبيرة والمتنوعة على كوكبنا. قبل حوالي 580 مليون سنة ، يعتقد العلماء أن معظم الحياة على الأرض تتكون من الطحالب المجهرية والبكتيريا. وصلت الحيوانات المعقدة مثل قنديل البحر والديدان إلى مكان الحادث بعد ذلك. ثم ، بدءًا من حوالي 540 مليون سنة ، فيما يعرف باسم الانفجار الكمبري ذهبت الحياة الجنون. تظهر جميع أنواع الجسم المعقدة ، والأشواك ، والأصداف ، والعينان ، والساقين ، وأكثر فجأة في السجل الأحفوري.

هل يمكن أن تكون الأرض قد امتلكت ذات مرة ميلًا مرتفعًا؟ نماذج الكمبيوتر تقول نعم. كان من الممكن أن يكون الاصطدام الكارثي بجسم بحجم المريخ قبل 4.5 مليار سنة ، والذي يُعتقد أنه خلق القمر ، قد تسبب في إبعاد محور دوران الأرض عن مستوى مدار الكوكب. من المثير للاهتمام ، أن بعض الأدلة الجيولوجية تتفق مع وجود ميل كبير للأرض في معظم تاريخها ، حتى حوالي 600 مليون سنة مضت.

أظهر الحيوان في الحياة في العصر الكمبري جميع أنواع الأشكال والوظائف الجسدية الجديدة.

أظهر الحيوان في الحياة في العصر الكمبري جميع أنواع الأشكال والوظائف الجسدية الجديدة.

توفر الأنهار الجليدية معلومات مهمة في هذا الصدد. كما أوضح العديد من الجيوفيزيائيين برئاسة فيل شميدت في منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية في أستراليا ، كانت الأنهار الجليدية تستخدم بشكل تفضيلي في خطوط العرض المنخفضة سابقًا. (بشكل غير متوقع إلى حد ما ، الانحراف الذي يتجاوز 54 درجة يجعل خط الاستواء أبرد من القطبين ، في المتوسط).

كشفت الاتجاهات المغناطيسية المثبتة في الرواسب الجليدية عن هذا النشاط الجليدي القديم. هياكل إسفين الرمل المرتبطة ، مثل تلك تحدث في المناطق القطبية الحديثة ، تشير أيضًا إلى تقلبات كبيرة في درجات الحرارة الموسمية. من الشتاء إلى الصيف بالقرب من خط الاستواء السابق ، تفاوتت درجات الحرارة بما يزيد عن 100 درجة فهرنهايت. إذا حدث ذلك اليوم ، فقد تتسبب العواصف الثلجية في غابات الأمازون المطيرة.

تتلاشى العلامات الجيولوجية للانحراف العالي حول ما يسمى بحدود ما قبل الكمبري-دهر الحياة. بعد هذا الوقت ، حدثت تجمعات جليدية كبيرة في خطوط العرض العليا فقط ، وانطلقت الحياة.

قال ويليامز: 'يبدو أنه كان هناك تحسن كبير في قابلية الأرض للسكن حول حدود ما قبل الكمبري-دهر الحياة'. 'لقد اقترحت أن تقليل الانحراف كان السبب الرئيسي لهذا التغيير الكبير في قابلية السكن.' تدعم هذه الفكرة نماذج مناخ الأرض ذات الميل العالي من قبل عالم فيزياء الغلاف الجوي جريجوري جينكينز في جامعة هوارد.

هناك أدلة جيولوجية على أن الأنهار الجليدية كانت تتشكل بشكل تفضيلي في خطوط العرض المنخفضة ، مما يشير إلى أن الأرض كان من الممكن أن يكون لها ميل كبير خلال معظم تاريخها ، حتى حوالي 600 مليون سنة مضت.

هناك أدلة جيولوجية على أن الأنهار الجليدية كانت تتشكل بشكل تفضيلي في خطوط العرض المنخفضة ، مما يشير إلى أن الأرض كان من الممكن أن يكون لها ميل كبير خلال معظم تاريخها ، حتى حوالي 600 مليون سنة مضت.(رصيد الصورة: James Balog / Extreme Ice Survey)

بالطبع ، تم تقديم العديد من التفسيرات الأخرى للانفجار الكمبري ، على الرغم من أن لكل منها عيوبه. تتضمن الأفكار تركيزًا أكبر للأكسجين في الغلاف الجوي أو الكالسيوم أو الفوسفور في مياه البحر ، أو حتى تطور العيون لتحفيز التنوع البيولوجي.

فرضية ويليامز لها فجوة كبيرة خاصة بها: آلية كان من الممكن أن تقطع ميل الكوكب بحوالي 30 درجة في 100 مليون سنة قبل أقدم تجلد قطبي مؤكد على الأرض. البحث في تاريخ العمليات التكتونية داخل الأرض وتفاعل الجاذبية مع القمر قد يضيء الأمر.

ميل 'المعتدل'؟

في هذه المرحلة من أبحاث الكواكب الخارجية ، لا يُعرف سوى القليل جدًا عن خصائص معظم العوالم الفضائية التي تتجاوز حجمها وكتلتها وفترة مداراتها. سيكون تمييز الميالات المحورية وتأثيرها على قابلية الكواكب للسكن جانبًا مهمًا من البحث عن حياة غريبة في العقود القادمة.

يمكن أن يتضح أن ميل الأرض البالغ 23.5 درجة ، مثل المسافة المدارية من الشمس ، هو رقم 'Goldilocks' للموسمية - ليس شديدًا في أي من الاتجاهين - وبالتالي فهو مثالي للحياة المعقدة.

قال هيلر: 'تمت دراسة انحرافات الأجسام في النظام الشمسي على نطاق واسع'. 'لكن مع الكواكب الخارجية ندخل منطقة جديدة.'

تم توفير هذه القصة ل ProfoundSpace.org بواسطة مجلة علم الأحياء. تابع موقع ProfoundSpace.org للحصول على أحدث أخبار علوم الفضاء والاستكشاف على Twitter تضمين التغريدة و على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك .