هل الكواكب الخارجية تدور حول نجوم قزم حمراء جافة جدًا للحياة؟

الغاز والغبار حول النجم الصغير

في تصور هذا الفنان ، يدور الغاز والغبار حول نجم شاب. في النهاية يجب أن تشكل هذه المادة الكواكب من خلال التراكم الثقالي. (رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech)



إذا كان الماء هو مصدر الحياة ، فإن العثور على مصدر المياه يعتبر بالتأكيد مسعى بيولوجيًا فلكيًا جديرًا. صاغ العلماء سيناريوهات معينة لكيفية تعرض كوكبنا للبلل وبقائه رطبًا ، لكن ربما لم تتمكن الكواكب الأخرى من الاستفادة من هذا المصدر نفسه.



مكان واحد حيث يمكن أن يكون توافر المياه مشكلة حول النجوم منخفضة الكتلة.

قال فريد سيسلا من جامعة شيكاغو: 'النجوم منخفضة الكتلة جذابة من وجهة نظر علم الأحياء الفلكية لأن هناك الكثير منها'. [ 5 ادعاءات جريئة للحياة الغريبة ]



فئة النجوم القزمية M - التي تزن ما بين 10 و 50 بالمائة من كتلة شمسنا - هي أكثر النجوم شيوعًا في مجرتنا. أظهر تحليل حديث لبيانات من مركبة الفضاء كبلر التابعة لناسا أن ستة في المائة من هذه النجوم القزمة الحمراء من المحتمل أن يكون لها كواكب بحجم الأرض صالحة للسكن.

يتم تحديد قابلية السكن في هذه الحالة من خلال درجات حرارة السطح التي تؤدي إلى الماء السائل. ولكن ماذا لو لم يكن هناك ماء أصلاً؟ في الواقع ، أشارت الأبحاث السابقة باستخدام المحاكاة الحاسوبية إلى أن الكواكب القريبة من الأقزام M قد تكون خالية من الماء.

قال سيسلا: 'كان لهذه الأوراق السابقة تأثير بالتأكيد'. لقد مهدوا الطريق للتفكير الحالي لـ تشكيل الكواكب '.



فنان

رسم فنان لكوكب حول نجم قزم M.(رصيد الصورة: ESO / L. Calcada)

لكن سيسلا يعتقد أنه يجب إعادة النظر في المشكلة. يشير الفهم الحديث حول تكوين نظامنا الشمسي إلى أن مصدر المياه الكوكبية هو عمل معقد يعتمد على البيئة التي يولد فيها النجم المركزي. وهذا يمكن أن يغير من توقعات المياه حول الأقزام M.



حصلت سيسلا على تمويل من برنامج البيولوجيا الخارجية والبيولوجيا التطورية التابع لوكالة ناسا لإعادة استكشاف الإمكانات المائية للكواكب النجمية الصغيرة.

لا مكان مثل المنزل

الطريقة التي يُعتقد عمومًا أن الماء وصل بها إلى الأرض هي ركوب الصخور والحبوب الفضائية.

في وقت مبكر من تاريخ نظامنا الشمسي ، انتشرت هذه الصخور والحبوب في قرص كبير يدور حول الشمس. كانت المادة الموجودة في الجزء الداخلي من القرص دافئة جدًا بشكل عام بحيث لا يمكنها الاحتفاظ بالمياه ، ولكن الصخور والحبوب التي تتجاوز ما يسمى `` خط الصقيع '' تبلغ حوالي 2.5 ضعف المسافة بين الأرض والشمس (أي 93 مليون ميل ، أو 150 مليون كيلومتر) ) كانت باردة بدرجة كافية لجمع بلورات الثلج.

من المفترض أن الأرض والكواكب الأرضية الأخرى تكونت داخل خط الصقيع ، لذا من الناحية الفنية يجب أن تكون جافة. ومع ذلك ، يبدو أن تفاعلات الجاذبية في الجزء الخارجي من القرص أثارت المكونات الكوكبية ، ودفعت المواد الحاملة للجليد إلى داخل النظام الشمسي. النتيجة النهائية: أرض مليئة بالمحيطات مليئة بإمكانية الحياة. [ 9 كواكب خارجية يمكنها استضافة حياة غريبة ]

هل يمكن أن تحدث عملية مماثلة حول النجوم الأخرى ذات الكتلة الأقل؟ في عام 2007 ، نظرت مجموعتان بحثيتان منفصلتان في هذا السؤال. على أجهزة الكمبيوتر ، قاموا بشكل أساسي بإعادة عمل وصفة تكوين الكوكب ولكن بنصف المكونات. كانت النتائج مخيبة للآمال لعشاق المياه. وفقًا لهذه النماذج ، فإن الكواكب الموجودة في المنطقة الصالحة للسكن حول النجوم القزمية M جافة.

أحد أسباب هذا النقص في المياه هو ذلك الأقزام M. ابدأ بأقراص كوكبية أصغر. وجد الباحثون أن الأقراص الأصغر لها تفاعلات جاذبية أقل ، وبالتالي فهي أقل كفاءة في دفع المواد التي تحمل الجليد إلى منطقة القرص الداخلي.

ضربة أخرى للنجوم منخفضة الكتلة هي أنها تكون أكثر إشراقًا عندما تكون أصغر سنًا. هذا يدفع خط الصقيع بعيدًا عن النهاية منطقة صالحة للسكن .

أوضح سيسلا: 'يصبح من الصعب إحضار المواد الحاملة للماء عندما تبدأ حتى الآن'.

قال سيسلا إن هذه كلها حجج سليمة ، تستند إلى تقليص نظامنا الشمسي. لكنه يتساءل ما إذا كان هناك شيء أكثر من الحجم يميز نظامنا الشمسي عن نظام قزم M. يعتقد أن الاختلاف قد يكون الألمنيوم.

الطبخ بالألمنيوم

قد يكون للألمنيوم ، ولا سيما نظير الألومنيوم -26 ، دورًا مهمًا في إيصال المياه إلى الأرض.

الألومنيوم -26 هو نظير مشع بعمر نصف يبلغ 700000 سنة. تشير الأدلة من النيازك إلى أنهم - والأب الكويكبات التي أتوا منها - كانت تحتوي في يوم من الأيام على كمية كبيرة من الألومنيوم - 26 ، والتي تلاشت منذ فترة طويلة خلال عصر تشكل الكوكب.

من المحتمل أن يكون لانحلال الألمنيوم -26 تأثير كبير على الصخور الفضائية الكبيرة ، والتي تسمى الكواكب ، والتي تجمعت في النهاية معًا لتكوين الكواكب. هذه الكواكب الصغيرة بحجم الجبل تحبس الحرارة من انحلال الألومنيوم 26 ، وهذه الحرارة كانت ستذيب الجليد الذي يحمله الكوكب. قد يتفاعل بعض الماء المذاب بالجليد مع الصخور (مما ينتج عنه المعادن الرطبة وجدت في العديد من النيازك). لكن بعض الماء كان سيضيع في الفضاء.

إذا كانت هذه القصة صحيحة ، فإن 'الطبخ' المصنوع من الألومنيوم قد سلب الأرض والكواكب الأرضية الأخرى بعض الماء والمواد المتطايرة الأخرى التي كانت متجهة للتسليم. لكن هذه ليست قاعدة عامة لتشكيل الكواكب.

قال سيسلا: 'ليس كل نظام كوكبي سيحتوي على الألومنيوم -26'.

يتكون الألمنيوم -26 في النجوم الضخمة. ليس من الواضح تمامًا كيف حصل نظامنا الشمسي على الكثير منه ، ولكن من المحتمل أنه جاء من مستعر أعظم قريب أو رياح نجمية.

ربما لم يكن لدى نظام كوكبي آخر مثل هذا المصدر للألمنيوم -26 ، لذلك ربما احتفظت الكواكب الصغيرة بالمزيد من مياهها خلال عملية تكوين الكوكب.

باستخدام عمليات محاكاة حاسوبية متطورة ، تختبر سيسلا حاليًا ما إذا كانت هذه المياه الزائدة قد تحدث فرقًا حول النجوم ذات الكتلة المنخفضة. يعترف بأنه قد تكون هناك تأثيرات أخرى تلغي تأثير المكونات الرطبة.

قال سيسلا 'يمكن أن تكون خطوتان إلى الأمام وخطوتان إلى الوراء'.

نظريات إعادة التعبئة

يوافق شون ريموند ، الذي عمل على إحدى الدراسات السابقة للكواكب حول الأقزام M ، على أن الاستنتاجات السابقة عفا عليها الزمن.

في المناطق الخارجية للنظام الشمسي - ما وراء حدود غير مرئية تسمى

في المناطق الخارجية من النظام الشمسي - خارج حدود غير مرئية تسمى 'خط الصقيع' - كان الجو باردًا بدرجة كافية لتتكثف المواد المتطايرة خفيفة الوزن مثل الماء والأمونيا على الكواكب العملاقة الناشئة. وهكذا ، تشكلت الكواكب الخارجية ليس فقط من الصخور والمعادن ، ولكنها جمعت المواد المتطايرة لتصبح عمالقة غازية. في المنطقة الداخلية الدافئة نسبيًا ، تشكلت الكواكب الأصغر عطارد والزهرة والأرض والمريخ أساسًا من الصخور والمعادن.(رصيد الصورة: معهد القمر والكواكب.)

ويقول إن باحثين آخرين قد درسوا تأثيرات الألومنيوم -26 ، لكنه يعتقد أن سيسلا قد يكون أول من يأخذ في الاعتبار زيادة كتلة الكواكب الغنية بالمياه وكيف يمكن أن يزيد ذلك من تفاعلات الجاذبية.

قال ريموند: 'أعتقد بالتأكيد أنه إذا كانت الكواكب الصغيرة حول النجوم منخفضة الكتلة أكثر رطوبة ، فإن الكواكب التي تتشكل ستكون أيضًا أكثر رطوبة ، ويفترض أنها رطبة بما يكفي للحياة'.

ومع ذلك ، فقد طور هو وآخرون نموذجًا جديدًا لنظامنا الشمسي يبدو أنه يحل توصيل المياه والمشكلات الأخرى في أبحاث تكوين الكواكب - بدون دور للألمنيوم. هذا ما يسمى نموذج جراند تاك يفترض أن المشتري تسلل إلى الداخل باتجاه الشمس في وقت مبكر ، لكنه انزلق للخارج عندما تشكل زحل. من المفترض أن هجرة الكواكب الغازية العملاقة هذه ساعدت في دفع المواد الغنية بالمياه نحو النظام الشمسي الداخلي حيث كانت الأرض والكواكب الأرضية الأخرى تتشكل.

قال ريموند: 'إذا كان تكوين الكواكب حول النجوم ذات الكتلة المنخفضة يتضمن الهجرة ، فإن الماء أيضًا يتم توصيله بشكل طبيعي إلى الكواكب الشبيهة بالأرض'. 'لذا ، فإن فكرة أن توصيل المياه يمثل مشكلة كبيرة لهذه الكواكب ربما تكون مبالغ فيها.'

في الواقع ، قد يكون هناك وفرة من المياه لهذه الكواكب. قال ريموند إنه إذا كانت سيسلا محقة بشأن تأثيرات الألومنيوم -26 وكان ريموند محقًا بشأن الهجرة ، فقد نتوقع أن تكون العديد من الكواكب الخارجية 'عوالم مائية'.

إذا كان الأمر كذلك ، فإن البعثات المستقبلية ، مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ، قد تكون قادرة على رصد جزيئات الماء في الأغلفة الجوية لبعض هذه الكواكب البعيدة. من شأن ذلك أن يعطينا فهمًا أوضح لمصدر المياه على كوكب الأرض.

تم توفير هذه القصة من قبل مجلة علم الأحياء الفلكي ، وهو منشور على شبكة الإنترنت برعاية وكالة ناسا برنامج علم الأحياء الفلكي . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google . تم النشر على موقع ProfoundSpace.org.