لعقود من الزمان ، اعتقد العلماء أنه تحت سطح الجليد الجليدي في
أوروبا ، قمر المشتري ، يمكن أن تكون هناك حياة. خلال هذا الوقت ، كان هناك العديد من الأدلة المختلفة لصالح حقيقة أن هذا القمر الصناعي ليس وحده. في الواقع ، يوجد في النظام الشمسي العديد من "عوالم المحيطات" التي يمكن أن تكون قادرة على دعم الحياة:
سيريس ،
جانيميد ،
إنسيلادوس ،
تيتان ،
ديون ،
تريتون ، وربما
بلوتو .
ولكن ماذا لو كانت هذه العوالم تفتقر إلى العناصر الضرورية للحياة التي نعرفها؟ في دراسة جديدة ، قرر عالمان من مركز
هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) تحديد ما إذا كانت عوالم المحيطات قد تكون ناقصة في العناصر الضرورية للحياة. يمكن أن تؤثر نتائجهم بشكل خطير على النظريات حول وجود الحياة في النظام الشمسي وما بعده ، ناهيك عن قدرتنا على دراسة الحياة.
دراسة حديثة على الإنترنت بعنوان "هل الحياة خارج الأرض مكبوتة في عوالم المحيطات تحت سطح الأرض بسبب نقص العناصر الأساسية للحياة؟" وقد قادها ماناسفي لينغام ، وهو ما بعد الدكتوراه من
معهد النظريات والحوسبة (ITC) بجامعة هارفارد و CfA ، بدعم من أبراهام لوبي ، مدير مركز التجارة الدولية ، وفرانك بيرد ، أستاذ العلوم المساعد في جامعة هارفارد.
تصوير فني لكوكب خارجي مائي يقع في قزم أحمر بعيدًا عنافي الدراسات السابقة ، تركزت صلاحية الأقمار والكواكب الأخرى حول وجود الماء. هكذا كان الحال مع دراسة الكواكب والأقمار الصناعية داخل النظام الشمسي ، وكذلك مع دراسة الكواكب خارجها. عند العثور على كواكب خارجية جديدة ، يدرس الفلكيون بعناية مسألة ما إذا كان هذا الكوكب ضمن المنطقة الصالحة للسكن لنجمه.
هذه هي العلامة الرئيسية لما إذا كان الكوكب يمكن أن يكون لديه ماء سائل على سطحه. بالإضافة إلى ذلك ، يحاول علماء الفلك الحصول على بيانات طيفية حول بيئة الكواكب الخارجية الصخرية لتحديد ما إذا كان الكوكب يفقد الماء من الغلاف الجوي - يمكن أن يشير وجود الهيدروجين الجزيئي إلى ذلك. وفي الوقت نفسه ، تحاول دراسات أخرى تحديد مدى توافر مصادر الطاقة ، لأنها ضرورية أيضًا لوجود أشكال الحياة المعروفة لنا.
في المقابل ، تناول د. لينغام والبروفيسور لوب مسألة كيف يمكن أن تعتمد الحياة على الكواكب المحيطية على توافر العناصر الغذائية المحدودة. لبعض الوقت ، كان هناك جدل ساخن حول نوع العناصر الغذائية اللازمة للحياة خارج كوكب الأرض ، لأن وجود مثل هذه المواد يمكن أن يختلف من مكان إلى آخر ومع مرور الوقت. كما راسلنا Lingam بالبريد الإلكتروني:
تتضمن قائمة العناصر الأكثر شيوعًا الضرورية لحياة النوع الذي نعرفه الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين والكبريت. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون كمية صغيرة من بعض المعادن (على سبيل المثال ، الحديد والموليبدينوم) ذات قيمة مدى الحياة ، ومع ذلك ، فإن قائمة هذه المعادن أكثر غموضاً وتختلف.
صورة فنية للجزء الداخلي من قسم القشرة Enceladus ، تُظهر كيف يمكن أن يؤدي النشاط الحراري المائي إلى ظهور سخانات المياه على سطح القمر الصناعي.للبحث ، أنشأ Lingam و Loub نموذجًا يعتمد على المحيطات الأرضية لتحديد ما إذا كانت عملية الظهور والاختفاء في محيطات OPV يمكن أن تكون مشابهة للعمليات المماثلة التي تحدث في عوالم أخرى. على الأرض ، مصادر OPV هي الأنهار والجو والأنهار الجليدية ، ويوفر ضوء الشمس الطاقة.
واعتبروا أن الفوسفور سيكون أهم المواد المدرجة ، وقدّروا مقدارها والعناصر الأخرى التي يمكن أن تحتويها عوالم المحيطات ذات الظروف الأولية المختلفة. كما أوضح Lingam ، فمن المنطقي أن نفترض أنه في مثل هذه العوالم ، سيتم تحديد الوجود المحتمل للحياة أيضًا من خلال وجود توازن بين التدفق وتدفق OPV.
"إذا كانت التدفقات الخارجية أقوى بكثير من الروافد ، فقد يشير ذلك إلى أن العناصر الضرورية ستختفي بسرعة نسبيًا. لتقييم قوة التدفقات الداخلة والخارجة ، استخدمنا معرفة الأرض ، وجمعناها مع المعلمات الأساسية لعوالم المحيطات ، مثل الأس الهيدروجيني للمحيط وحجم العالم وما إلى ذلك ، مع كل ما هو معروف من الملاحظات والنماذج النظرية. "
على الرغم من أن مصادر الغلاف الجوي ليست متاحة للمحيطات تحت السطحية ، فإن Lingam و Loeb يمثلان مساهمة المصادر الحرارية المائية. وقد وردت أدلة على وجودها بالفعل لأوروبا وإنسيلادوس وعوالم المحيطات الأخرى. كما قاموا بفحص المصادر غير البيولوجية - مثل المعادن التي تغسلها الأحجار بسبب الأمطار على الأرض ، أو في حالة الأقمار الصناعية ، بواسطة مياه المحيطات.
تصوير فني لنشاط حراري جغرافي محتمل يمكن أن يستمر في قاع البحر على إنسيلادوسووجدوا أنه في العوالم المحيطية للنظام الشمسي ، من المحتمل جدًا أنهم سيفتقرون إلى OPV ، على عكس المياه والطاقة.
وجدنا أن احتياطيات الفوسفور ، وهي واحدة من أهم عناصر الحياة وفقًا لافتراضات نموذجنا ، تختفي بسرعة (وفقًا للمعايير الجيولوجية) على عوالم المحيطات ذات المحيطات المحايدة أو القلوية ذات النشاط الحراري المائي. لذلك ، يستنتج من عملنا أن الحياة في مثل هذه العوالم يمكن أن توجد بتركيزات صغيرة (أو على فترات زمنية صغيرة) ، وبالتالي ، سيكون من الصعب اكتشافها.
يؤثر هذا الاستنتاج ، بالطبع ، على المهام المصممة لدراسة أوروبا والأقمار الصناعية الأخرى في النظام الشمسي الخارجي. وهذا يشمل مهمة
يوروبا كليبر التابعة لوكالة ناسا ، والتي من المقرر إطلاقها بين عامي 2022 و 2025. يجب أن يطير المسبار عدة مرات بالقرب من سطح أوروبا ويحاول اكتشاف المؤشرات الحيوية في نفاثات السخانات التي ترتفع من سطح القمر الصناعي.
يقترح إرسال بعثة مماثلة إلى إنسيلادوس ، بالإضافة إلى ذلك ، تدرس وكالة ناسا إمكانية مهمة
Dragonfly لدراسة الغلاف الجوي والسطح وبحيرات الميثان في تيتان. ومع ذلك ، إذا كانت دراسة Lingam و Loube صحيحة ، فإن فرص هذه المهمات في العثور على علامات الحياة في العوالم المحيطية للنظام الشمسي ستكون ضئيلة إلى حد ما. ومع ذلك ، كما لاحظ Lingams ، ما زالوا يؤمنون بضرورة مثل هذه المهام.
صورة فنية لمهمة المركبة الفضائية يوروبا كليبر.وقال: "على الرغم من أن نموذجنا يتنبأ بأن المهمات الفضائية المستقبلية لهذه العوالم لديها فرصة ضئيلة لاكتشاف الحياة خارج كوكب الأرض بنجاح ، إلا أننا نعتقد أنه يجب تنفيذها على أي حال". "سيوفرون فرصة ممتازة للتحقق والتأكيد أو دحض التوقعات الرئيسية لنموذجنا ، وجمع المزيد من البيانات لتحسين فهمنا لعوالم المحيطات ودوراتها البيوكيميائية."
بالإضافة إلى ذلك ، كما كتب لوب ، ركزت هذه الدراسة على حياة جنس معروف لنا. إذا تمكنت البعثات إلى هذه العوالم من إيجاد مصادر للحياة خارج كوكب الأرض ، فهذا يعني أن الحياة يمكن أن تظهر على أساس الظروف والعناصر غير المألوفة لنا. في هذا الصدد ، دراسة أوروبا وعوالم المحيطات الأخرى ليست مرغوبة فحسب ، بل ضرورية أيضًا.
وقال: "يوضح عملنا أن مثل هذا المكون المهم لنوع الحياة الذي نعرفه باسم الفوسفور ينضب بسرعة في المحيطات تحت السطحية". "ونتيجة لذلك ، لن تكون الحياة في المحيطات ، التي يعتقد أنها موجودة تحت سطح الجليد في أوروبا أو إنسيلادوس ، سهلة". إذا أكدت البعثات المستقبلية انخفاض مستوى الفوسفور ، ولكن وجدت الحياة في هذه المحيطات ، فسنتعرف على مسار كيميائي جديد للحياة غير الأرضية ".
ونتيجة لذلك ، يتعين على العلماء الباحثين عن الحياة في الكون استخدام نهج الأقل مقاومة. حتى نكتشف الحياة خارج الأرض ، ستستند جميع افتراضاتنا المعقولة إلى مثل هذه الحياة الموجودة على كوكبنا. لا يمكنني حتى تخيل عذر أفضل للخروج من هنا واستكشاف الكون!