لا شك أن الكوكب المرشح لظهور الحياة يمر بأحداث كارثية وانقراضات دورية. إذا كانت الحياة متجهة إلى الحياة والتطور ، فيجب أن يكون للكوكب ظروف معينة لوجودها.هناك مئات المليارات من النجوم في مجرتنا ، والعديد منها يحتوي على كواكب بحجم الأرض ، تقع على مسافة مناسبة من نجومها بحيث يمكن أن يكون الماء السائل على سطحها ، وبالتالي فإن الحياة لديها فرصة للظهور في جميع أنحاء درب التبانة. على الأقل نعتقد ذلك. ولكن ألا يمكن أن تكون ظروفنا على كوكبنا تفصلنا بطريقة أو بأخرى والحياة التي ظهرت وتطورت على الأرض؟ هذا ما يطلبه القارئ:
ماذا سيحدث إذا تشكل نظامنا الشمسي أبعد قليلاً على طول مجرة المجرة؟ لو كنا في نهايتها؟ ولكن ماذا لو كان نظامنا الشمسي موجودًا بدلاً من الثقب الأسود الضخم في المنتصف؟ هل تغير مناخنا من هذا؟ هل يمكننا البقاء على قيد الحياة؟
دعونا نرى ما الذي سيتغير في هذه الحالة.
رسم توضيحي لقرص كوكبي أولي تخلق فيه الكواكب والكواكب الصغيرة "أخاديد" في عملية التكوين. يوفر القرص الخارجي مادة تنتهي في النهاية بالعباءات والقشرة والأجواء ومحيطات الكواكب مثل كواكبنا.نحن
على دراية تامة بكيفية تطور نظامنا الشمسي وما تم تطويره خلال 4.5 مليار سنة الماضية. سحابة جزيئية من الغاز بمواد معينة تثريها - حوالي 2٪ من العناصر الثقيلة بالكتلة ، 28٪ من الهيليوم و 70٪ من الهيدروجين - مضغوطة وتفرز نجومًا جديدة. كان من المقرر أن تصبح واحدة منها شمسنا ، تشكلت مع القرص الكوكبي الأولي المحيط بها ، كما يحدث مع جميع النجوم تقريبًا.
لعشرات الملايين من السنين ، تبخرت الشمس الحارة مادة الجزء الداخلي من القرص ، وسقط الجزء الخارجي الأكثر برودة إلى الداخل وتجمع حول النوى التي جاءت إلى الحياة. احتوت أكبر العوالم العملاقة على عدد كبير من العناصر الأخف (الهيدروجين والهيليوم) ، ولم تنجح العوالم الصخرية الصغيرة. تم عمل كل شيء آخر من خلال تفاعلات الجاذبية ، التي حددت المظهر الحالي للنظام الشمسي.
تبدو العديد من خصائص الأرض والنظام الشمسي خاصة ، ولكنها قد لا تكون ضرورية لظهور الحياة. على عكس الكواكب الصخرية الأخرى في النظام الشمسي ، فقط الأرض لها قمر يسبب انحسار وتدفق ويحافظ على إمالة محور مستقر. على عكس العديد من الأنظمة النجمية الأخرى ، فإن لأنظمتنا عملاقًا - المشتري - يقع بعيدًا جدًا عن حزام الكويكبات. وعلى عكس معظم النجوم في المجرة ، نحن موجودون على حافة تجعيد الذراع اللولبي ، على بعد 25000 سنة ضوئية من مركز المجرة.
يتميز هيكل درب التبانة بعلامة جيدة إلى حد ما ، بما في ذلك وضع شمسنا. اليوم من غير المعروف أي النجوم والمناطق في المجرة قادرة على دعم الحياة.لمدة 4.5 مليار سنة ، استمرت الحياة على الأرض في البقاء والتطور ، مما أدى إلى المزيد والمزيد من التعقيد والتنوع وترميز المزيد والمزيد من المعلومات في الحمض النووي. لقد شهدنا العديد من حالات الانقراض الجماعي ، وأسباب معظمها ليست معروفة لنا بالضبط. على الرغم من اختفاء 30 إلى 70 ٪ من جميع أنواع الكائنات الحية في وقت أو آخر ، خلال الفترة الأخيرة ، منذ سقوط الكويكب العملاق قبل 65 مليون سنة ، لم تتوقف الحياة على الأرض. مر الوقت واستمر النشاط البيولوجي.
النسبة المئوية للأنواع المنقرضة في فترات زمنية مختلفة. أكبرها هو الانقراض الجماعي البرمي الذي حدث قبل 250 مليون سنة ، ولا تزال أسبابه غير معروفة.ولكن من بين جميع الخصائص التي تمتلكها الأرض ، والتي هي ضرورية للغاية للحياة؟ ما هو نوع الكوكب الذي يمكن أن يؤدي إلى قصة حياة تختلف عن حياتنا ، ولكن الحياة عليها ستكون ممكنة؟
حتى نجد الحياة خارج الأرض ، على الكواكب خارج النظام الشمسي ، فإن إجابات هذه الأسئلة ستكون حتمًا مضاربة. لكن هذه ليست تخمينات فارغة. هذه هي البيانات النظرية التي صدرت بأفضل الإنجازات العلمية حتى الآن. استنادًا إلى كل ما نعرفه ، نعتقد أن الظروف التي تسمح بالحياة أكثر تنوعًا ومرونة مما كان يتخيله معظم الناس.
عندما ينحرف القطب الشمالي عن الأرض إلى أقصى حد عن الشمس ، فإنه يميل إلى أقصى حد باتجاه القمر المكتمل الموجود على الجانب الآخر من الأرض. يستقر القمر في مدارنا ويبطئ دوراننا. من غير المعروف ما إذا كان وجود مثل هذا القمر ضروريًا للحياة للنمو والاستمرار على هذا الكوكب.خذ ، على سبيل المثال ، قمر صناعي كبير من الأرض. يحافظ التفاعل الجاذبي معه على استقرار محور دوران كوكبنا. يبلغ الميل الحالي للمحور 23.5 درجة ، ولكنه يختلف على مدى فترات طويلة جدًا من 22.1 درجة إلى 24.5 درجة. في عالم مثل كوكب المريخ ، أصبح ميل المحور الآن تقريبًا مثل ميل الأرض: حوالي 25 درجة. ولكن على فترات تصل إلى عشرات الملايين من السنين ، يتغير أقوى بعشر مرات من فتراتنا - من 13 درجة إلى 40 درجة.
هذا يؤدي إلى تغيرات مناخية كبيرة في خطوط العرض المختلفة للمريخ ، متجاوزة أي عصور جليدية على الأرض. ولكن طالما أن الحياة يمكن أن تتحمل التغيرات طويلة المدى في درجة الحرارة أو تهاجر إلى مناطق درجة حرارة أكثر قبولًا ، فلا ينبغي أن يكون هذا عاملاً بالغ الأهمية. ومن المثير للاهتمام أن قوى المد والجزر للقمر تزيد أيضًا من مدة يومنا - من ≈ 8 ساعات إلى 24 ساعة على مدى الأربعة مليارات سنة الماضية. وهذا ، على ما يبدو ، لم يؤثر على الحياة بأي شكل من الأشكال.
قد تكون حركة الكويكبات الرئيسية وحزام طروادة حول كوكب المشتري عرضة لتأثير كوكب عملاق ، ولكن لا يزال من غير المعروف ما إذا كان عدد الكويكبات التي تعبر مسار الأرض بالنسبة إلى نفس النظام النجمي ولكن دون وجود عملاق غاز مشابه يزيد أو يقلل من وجود المشتري.هذا مشابه جدًا لمسألة وجود المشتري في نظامنا الشمسي. نعم ، الحكمة التقليدية هي أن المشتري "ينظف" حزام الكويكبات ويقلل من احتمال اصطدام كويكب بالأرض. ولكن في الواقع ، هناك الكثير من النقاش حول هذه القضية. على سبيل المثال ، فكر في هذا السؤال: هل يزيد وجود المشتري أو يقلل من احتمالية أن يطير كويكب في اتجاهنا؟ يعمل المشتري في دور قوة مزعجة ، ويعطي بشكل عشوائي سرعة إضافية لكل شيء يمر بها. سيتم التخلص من العديد من الكويكبات ، ولكن العديد من الكويكبات المستقرة يمكن أن تصبح خطرة. ما زلنا غير متأكدين تمامًا مما إذا كان هذا يقدم مساهمة إيجابية أو سلبية في المعادلة الكونية للحياة.
خريطة لكثافة النجوم في درب التبانة والسماء المحيطة بها ، والتي تُظهر بوضوح درب التبانة وسحب ماجلان الكبيرة والصغيرة ، وإذا نظرت عن كثب ، فإن NGC 104 على يسار سحابة ماجلان الصغيرة ، NGC 6205 أعلى قليلاً وعلى يسار مركز المجرة ، و NGC 7078 قليلاً أدناه. إجمالاً ، تحتوي درب التبانة على 200 إلى 400 مليار نجم ، وتقع الشمس على بعد حوالي 25000 سنة ضوئية من مركزها.بالإضافة إلى ذلك ، هناك جدل حول النجوم القادرة على دعم الحياة. لا تحتاج فقط إلى ألا تكون ضخمة جدًا وقصيرة الأجل ، ولكن أيضًا ، ربما ، تحتاج إلى أن يكون لها كتلة كبيرة بما يكفي تتجاوز عتبة معينة. معظم النجوم - حوالي 80٪ - أقزام حمراء. فهي خافتة ، وتضبط بسرعة
المد والجزر للكواكب ، وغالبًا ما تنبعث منها ومضات كبيرة. هل الحياة بالقرب منهم ممكنة ، أم أنها تحتاج إلى نجم أشبه الشمس أكبر؟
ماذا عن موقعنا في المجرة؟ يمكننا أن نتحدث بشكل معقول عن بعض الأشياء ، على سبيل المثال ، حول وجود عدد كاف من العناصر الثقيلة. للحصول على كواكب صخرية بمكونات تعزز الحياة ، في رأينا ، تحتاج إلى عناصر ثقيلة كافية. بدونها ، يمكن أن تظهر فقط عمالقة الغاز ، والتي من المستحيل على مجموعة متنوعة من مركبات الكربون ، والتي بدونها لا يمكن إنشاء الحياة.
تظهر صورة لمركز المجرة بعدة أطوال موجية نجومًا وغازًا وإشعاعًا وثقوبًا سوداء ، بالإضافة إلى مصادر أخرى. تم جمع كمية كبيرة من المواد هناك ، بما في ذلك العناصر الثقيلة والمركبات العضوية ، السلائف الضرورية للحياة. ولكن يجب أن يكون هناك الكثير منهم ، وإلا ستكون الحياة مستحيلة.لكن ما هذه العتبة؟ هل من الضروري أن يكون لديك عدد كبير جدًا من العناصر الثقيلة لجعلها تعمل؟ وإذا كانت ستكون نصف ما لدينا؟ و 10 مرات؟ مائة؟ يمكننا تحديد عدد العناصر الثقيلة - ما يسميه علماء الفلك
بالمعادن - نسبة إلى موقع النجم في المجرة. وسنجد ، ربما بشكل غير متوقع ، أنه إذا كانت النجوم قريبة من سطح قرص درب التبانة ، وليست قريبة جدًا ، وليست بعيدة جدًا عن مركزها ، فستكون مشابهة تقريبًا لنا. التوازن الضروري للعناصر الثقيلة ، إذا افترضنا أنه من الضروري مدى الحياة التغلب على عتبة معينة ، موجود بالفعل على معظم نجوم درب التبانة ، التي تظهر اليوم.
العلاقة بين ترتيب النجوم في درب التبانة ومعدنيتها ، أي وجود العناصر الثقيلة. تظهر النجوم التي تتراوح من 3000 سنة ضوئية من مركز درب التبانة إلى عدة عشرات من السنوات الضوئية وفرة من العناصر الثقيلة ، تشبه إلى حد كبير ما هو موجود في النظام الشمسي.بالطبع ، يجب أن تكون هناك أماكن تكون فيها الظروف قاسية جدًا على الحياة. لن يعيش نجم ضخم للغاية ، أكبر بنسبة 50٪ من الشمس ، طويلًا بما فيه الكفاية حتى تصل الحياة إلى درجة التعقيد الموجودة على الأرض. يمكن لكوكب مسكون قريب جدًا من كارثة قاسية - على سبيل المثال ، من مستعر أعظم أو وميض من أشعة غاما - أن يفقد حياته عليه ، على الرغم من وجود جدل حول هذا ، لأن الحياة يمكن أن تنجو من هذه الظاهرة. عندما تكون كثافة النجوم عالية جدًا ، يمكن ببساطة طرد الكوكب من نظام النجوم الخاص به أو انتهاك مدارته بطريقة أو بأخرى. أين نحن ، فإن فرص حدوث مثل هذا الحدث صغيرة جدًا ، ولكن بالقرب من مركز المجرة لكانت قد نمت بشكل لا يصدق.
يوجد في مراكز المجرات نجوم وغاز وغبار وثقوب سوداء - وكل هذا يدور حول الثقب الأسود الهائل المركزي ويتفاعل معه. لا تتفاعل هذه الكتل فقط مع الفضاء المنحني ، ولكن أيضًا انحناء الفضاء نفسه ، ونتيجة لذلك ، تتضح تفاعلات الجاذبية المتبادلة ، التي تتدفق في نزول مدارات النجوم والكواكب.من أجل أن تتطور الحياة بنجاح لمليارات السنين ، في رأينا ، هناك حاجة إلى ثلاثة مكونات أساسية: يجب أن تولد الحياة ، ويجب أن تكون الظروف على الكوكب مستقرة بما يكفي لاستمرار الحياة ، ويجب أن يتجنب الكوكب الأحداث التي يمكن أن تدمر 100 ٪ من جميع أشكال الحياة. من السهل جدًا أن نتخيل كوكبًا مثل كوكب المريخ ، حيث بدأت الحياة. ولكن إذا تغيرت ظروف الكوكب وتحولت إلى غير مقبولة للحياة ، أو إذا كانت هناك كارثة بسبب وفاة جميع الكائنات الحية ، فلن يعمل العالم الشبيه بالأرض.
تحدث الأحداث الكارثية في جميع أنحاء المجرة وفي جميع أنحاء الكون ، من المستعرات الأعظمية والثقوب السوداء النشطة إلى التقاء النجوم النيوترونية والمزيد. وبسبب هذا ، قد تكون مناطق الفضاء ذات الترتيب الكثيف للنجوم أكثر صرامة من مظهر الحياة ، ولكن من أجل القضاء على هذا الاحتمال تمامًا ، سنحتاج إلى أدلة أكثر مما لدينا الآن.ومع ذلك ، هناك فرص قليلة لظهور الحياة فقط في الأجزاء الأكثر كثافة ومتفرقة في المجرة. مركز المجرة مليء بالنجوم الصغيرة الضخمة ، بجانبها الحياة في خطر كبير. في ضواحي المجرة المتوترة للغاية ، لم تكن الحياة ستنشأ. على حد علمنا ، بمجرد ظهور الحياة على هذا الكوكب وبدء العيش فيه ، يكون من الصعب جدًا القضاء عليه.
نحن على يقين تام من أن الظروف التي كانت موجودة على الأرض بعد ظهورها أدت إلى ظهور محيط حيوي مزدهر ، ولكن يبدو لنا أن الظروف المختلفة تمامًا يمكن أن تؤدي أيضًا إلى نتيجة مماثلة. في المعادلة الكونية الكبرى ، لا ينبغي للمرء أن يتجاهل فرص بقاء الحياة وازدهارها في عدد كبير من الظروف المتنوعة. بعد كل شيء ، ينابيع الغابة والينابيع الحرارية المائية وثلوج القطب الجنوبي - كلها مليئة بالحياة. قد لا يكون كوكب آخر مناسبًا للبشر ، لكنه قد يكون مناسبًا تمامًا للأجانب الذين نشأوا عليه.
إيثان سيغل - فيزيائي فلكي ، مروج للعلوم ، مؤلف كتاب "يبدأ بانفجار!" كتب كتب "ما وراء المجرة" [ ما وراء المجرة ] و "Tracknology: علم ستار تريك" [ Treknology ].