تكشف اكتشافات الكواكب الخارجية عن ندرة وجود الأرض في الفضاء

نحن الآن في عصر جديد من علم الفلك، حيث يتم اكتشاف الكواكب البعيدة (التي تسمى الكواكب الخارجية) بسرعة أكبر. في الحساب الأخير، 5557 اكتشافًا مؤكدًا لكواكب خارجية و10000 مرشح في انتظار التأكيد. أدت هذه الاكتشافات إلى “علم الكواكب المقارن”، وهو مجال جديد من علم الفلك مخصص لدراسة خصائص العوالم المختلفة، بما في ذلك الحجم والكتلة والتكوين (التقريبي) للغلاف الجوي والمسافة من النجم الأم وما إذا كانت صخرية. أو غاز أو خليط من الاثنين.

الهدف الرئيسي هو مقارنتها بالأرض والكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي. على سبيل المثال، عندما يتحدث علماء الفلك عن “الأرض الفائقة”، فإنهم يقصدون كوكبًا صخريًا نصف قطره أكبر قليلاً من نصف قطر الأرض، في حين أن “شبه نبتون” هو كوكب غازي نصف قطره أصغر قليلاً من نبتون. هذه التعريفات وظيفية والحدود بين فئات الكواكب ليست صارمة للغاية، لكنها توفر طريقة سريعة لتصنيف ما نراه.

علم الفلك المقارن

الكواكب الخارجية هي كواكب تدور حول نجوم أخرى في مجرتنا (وأيضًا نجوم في مجرات أخرى، لكنها بعيدة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها). النجم القزم من النوع M (أو النجم القزم الأحمر) هو النجم الصغير والبارد الأكثر شيوعًا في درب التبانة. حوالي ثلاثة أرباع النجوم في مجرتنا هي أقزام من النوع M. وبالمقارنة، فإن شمسنا هي نجم قزم أصفر، أكبر بخمس مرات من القزم الأحمر. 3% فقط من النجوم مثل شمسنا هي أقزام صفراء.

إن تنوع أنظمة الكواكب مذهل للغاية. لا يوجد نوع واضح أو شائع من نظام الكواكب: بعض الكواكب العملاقة الشبيهة بالمشتري تدور بالقرب من نجومها المضيفة، في حين أن البعض الآخر لديه كواكب موزعة بشكل أكثر توازنا، وبعضها يشبه أرضنا. يبدو أن هذه نادرة جدًا.

إذا لم تكن مندهشًا مما اكتشفه علماء الفلك حول أنظمة الكواكب، ففكر في صعوبة العثور على كواكب بعيدة. العثور على كوكب يدور حول نجم آخر كثيرا أصعب من العثور على برغوث أمام ضوء كاشف. ولاكتشافها، يلتقط علماء الفلك ومضات صغيرة من ضوء النجوم عندما يمر كوكب أمام نجم. وهذا ما يسمى العبور الكوكبي. تخيل قياس تعتيم الضوء الكاشف. الآن، حرك الضوء الكاشف بعيدًا بشكل لا يصدق – حتى يتم إثبات هذه النقطة. من خلال هذه الصورة، تبدأ في الحصول على فكرة عن مدى تعقيد ورائعة اكتشاف الكواكب الخارجية.

الدافع الرئيسي، بالطبع، هو معرفة مدى ندرة أو شيوع كوكبنا. إذا كان هناك الكثير من الكواكب الشبيهة بالأرض – ليس فقط من نفس الحجم والتركيب، ولكنها تقع أيضًا في ما يسمى “المنطقة الصالحة للسكن” للنجم، مع وجود ماء على سطح الكوكب، وهو سائل – فإن إن الاحتمالات مرتفعة بما يكفي لأن مثل هذه العوالم يمكن أن تدعم نوعًا ما من الحياة. إليزابيث نيوتن في دور زميلتي في دارتموث ذكرت قبل بضع سنوات وفي معرض تأمله في اكتشافه لكوكب خارجي شاب يدور حول نجم شاب نسبيًا، يقول: “أحد الأهداف العامة لعلم الفلك هو فهم كيف وصلنا إلى هنا، وكيف تتشكل الأنظمة الشمسية والمجرات، ولماذا. من خلال العثور على أنظمة شمسية مختلفة عن مجموعتنا – وخاصة تلك الناشئة – يمكننا أن نعرف لماذا تشكلت الأرض ونظامنا الشمسي بالطريقة التي تشكلت بها.

لذا، يتلخص الأمر كله في واحد من أكثر الأسئلة المدهشة التي يمكن أن نطرحها في العلم – وهو السؤال الذي يطرحه الأطفال من سن الخامسة إلى التسعين في جميع الثقافات على كوكبنا: هل نحن وحدنا في الكون؟ إن دراسة العوالم الأخرى – تاريخها وموقعها وخصائصها – تسمح لنا باكتشاف تاريخنا ومدى استثنائيته (أو لا). نحن نعيش في هذه الأوقات الخاصة حيث يمكننا أن نبدأ حقًا في الإجابة على هذا السؤال. وكل ذلك يشير كوكبنا جوهرة نادرة في عالم معادٍ جدًا للحياة.

ما زلنا بعيدين عن معرفة ما إذا كانت العوالم الأخرى تؤوي أي شكل من أشكال الحياة. من الواضح أن هناك العديد من العوالم (تريليونات في مجرتنا وحدها)، وقوانين الفيزياء والكيمياء هي نفسها في جميع أنحاء الكون (وهو ما نعرفه بثقة)، وتوقعات العلماء بشكل عام هي: نعم، يجب أن يكون هناك عوالم أخرى مع الحياة. بخلاف ذلك، يلعب الفيلم دور جودي فوستر اتصال (استنادا إلى رواية مماثلة لكارل ساجان) قال: “[It] يبدو وكأنه مضيعة فظيعة للمساحة.

لكن الحياة ليست بسيطة مثل الأعداد الكبيرة. هناك انفصال في الطريقة التي يفكر بها الفيزيائيون وعلماء الأحياء حول هذا السؤال. (بالطبع، هناك استثناءات في كلا المجموعتين.) ويميل علماء الأحياء، الذين يدركون جيدًا أن الحياة معقدة للغاية، إلى توخي الحذر الشديد بشأن مثل هذه التعميمات. هناك بالفعل خطوات محيرة للعقل للانتقال من الكائنات غير الحية إلى الكائنات الأولى، ثم إلى الكائنات الحية المعقدة أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. علاوة على ذلك، لا توجد خطة لأن تصبح الحياة أكثر تعقيدًا بمرور الوقت؛ الحياة تهتم بالتكاثر بكفاءة. إذا كانت الأنواع متكيفة بشكل جيد، فإن الطفرات لن تفعل الكثير. في نهاية المطاف، يظل السؤال حول كيفية نشوء الحياة على الأرض مفتوحًا إلى حد كبير.

“معادلة الحياة”

ما نعرفه الآن، وهو أمر بالغ الأهمية، هو أن تاريخ حياة الكوكب -كيفية تشكله، من غلافه الجوي إلى التأثيرات الكونية والنشاط الزلزالي- مطبوع في كائناته الحية. والعكس صحيح: تغير الحياة الكوكب المضيف لها بطرق مثيرة. هناك علاقة ذات اتجاهين بين تاريخ الكوكب وأشكال الحياة التي يدعمها. يوفر الكوكب الدعم الأساسي لتكون الحياة ممكنة وتتفاعل الحياة مرة أخرى على الكوكب وتحوله. أصبحت الأرض الآن كوكبًا مختلفًا عما كانت عليه قبل ثلاثة مليارات سنة عندما لم يكن هناك سوى كائنات وحيدة الخلية. لقد أدى عملهم إلى تغيير الكوكب من خلال زيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي بشكل كبير. بدونها، لن نكون هنا. يمكننا أيضًا أن نرى أنشطتنا التدميرية وكيف تترك أثرها على الأرض. لقد أدى الوجود البشري إلى تشويه الأرض بشكل دائم.

يمكن للأنواع المهيمنة أن تغير عالمها عن قصد أو عن غير قصد. نحن نعيش واقع هذه الحقيقة. ومع ذلك فإن معظمنا يختار التركيز أو تغيير طرقه. بعد أن اغتربنا عن الطبيعة، نسينا مدى اعتماد بقائنا عليها. ماء فاسد + هواء فاسد = حياة مريضة. هذه هي المعادلة التي يجب أن يعرفها الجميع – أطلق عليها “معادلة الحياة”. إن ما نتعلمه عن كوكبنا وأقاربه البعيدين سوف يلهمنا لإعادة التفكير في كيفية تفاعلنا مع عالمنا والمخلوقات التي نشاركها معها.