من السهل التفكير في الأرض كعالم مائي ، بمحيطاته الشاسعة وبحيراته الجميلة ، ولكن مقارنة بالعديد من العوالم الأخرى ، فإن الأرض رطبة بشكل خاص. حتى الأقمار الجليدية لكوكب المشتري وزحل تحتوي على مياه سائلة أكثر من الأرض. الأرض غير عادية ليس لأنها تحتوي على مياه سائلة ، ولكن لأنها تحتوي على ماء سائل في منطقة الشمس الدافئة الصالحة للسكن. وكدراسة جديدة التواصل الطبيعي إنه يظهر أن الأرض قد تكون أكثر غرابة مما كنا نظن.
الماء هو أحد أكثر الجزيئات شيوعًا في الكون. الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون ، ويتم إنتاج الأكسجين بسهولة كجزء من دورة اندماج CNO النجمية. لذلك نتوقع أن تكون الكواكب المائية وفيرة في الأنظمة النجمية. لكن هذا لا يعني أن الماء السائل سيكون وفيرًا. في نظامنا الشمسي ، هناك نوعان من العوالم يحتويان على الماء السائل. أقمار عملاقة للأرض والغاز.
مثل الكواكب الأرضية الساخنة الأخرى مثل كوكب الزهرة والمريخ ، كان للأرض ماء سائل في شبابها. كان المريخ أصغر من أن يحتفظ بمياهه. تبخر الكثير منه في الفضاء ، وتجمد البعض في قشرة سطحه. كان الزهرة كبيرًا بما يكفي لاحتواء الماء ، لكن حرارته الشديدة أدت إلى غليان الكثير من غلافه الجوي السميك. ما زلنا لا نعرف تمامًا كيف حافظت الأرض على محيطاتها ، ولكن يمكن أن يكون مزيجًا من مجال مغناطيسي قوي ومساعدة إضافية من الماء من الكويكبات والمذنبات خلال فترات القصف الشديد.
الأقمار الجليدية لكوكب المشتري وزحل هي قصة أخرى. كانوا بعيدين عن الشمس واحتفظوا بالمياه التي شكلوها. شكلوا بسرعة طبقة سميكة من الجليد لمنع الماء من التبخر في الفضاء. لكن هذه الأقمار هي عوالم صغيرة وستتجمد بسرعة كبيرة لولا قوى المد والجزر التي تمارسها عمالقة الغاز.
نظرًا لأن كواكب الغاز البارد من المرجح أن يكون لها أقمار جليدية ، فقد اعتقد عامة الناس أنه من المرجح أن نجد الحياة في عالم مثل أوروبا أكثر من عالم مثل الأرض. لكن هذه الدراسة الجديدة مختلفة. يجادل بأن الأرض الفائقة من المرجح أن تحتوي على ماء سائل.
تمتلك الكواكب الأرضية الفائقة كتلة تتراوح بين كتلتين أرضيتين إلى كتلة نبتون. في النهاية الأكبر ، قد تكون عوالم غازية ذات أجواء كثيفة. في النهاية الصغيرة ، فهي تشبه الأرض. استنادًا إلى الكواكب الخارجية التي اكتشفناها حتى الآن ، فإن الكواكب الأرضية الفائقة هي الأكثر شيوعًا. من المحتمل أن يكون معظمهم خارج المنطقة الصالحة للسكن لنجمهم في المناطق الباردة من المجرة. لذلك يمكن أن تكون مليئة بالماء. لكن من غير المحتمل رؤيتها تدور حول عملاق غازي ، لذلك يُفترض عمومًا أن الطبقة الجليدية تتجمد في الغالب مع مرور الوقت.
السبب يتعلق بنقاط التجمد والذوبان المختلفة للجليد. يذوب الجليد الموجود على الأرض عند درجة حرارة تبلغ 0 درجة مئوية تقريبًا. لكن هذا صحيح فقط عند الضغط الجوي للأرض. عند الضغط العالي ، يوجد العديد من أنواع الجليد بنقاط انصهار مختلفة. على الرغم من أن الجليد أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، إلا أنه يتمتع عمومًا بنقطة انصهار أعلى عند ضغوط أعلى. لذا ، حتى لو كانت الأرض العملاقة نشطة جيولوجيًا ، فلن تكون ساخنة بدرجة كافية لإذابة الجليد.
تظهر هذه الدراسة الجديدة أن الأرض العملاقة لا يجب أن تكون ساخنة بدرجة كافية لتكوين محيط عميق. يمكن للتدفئة الحرارية الأرضية والنووية أن تذوب طبقة رقيقة من الماء على سطحها ، ويمكن أن تتسلل المياه إلى الطبقة الموجودة أسفل السطح المتجمد بسبب التشققات والتغيرات المختلفة في مستوى المياه. ستكون هذه العملية كافية لإنشاء طبقة محيط غنية بالمياه السائلة. نظرًا لأن حرارة الأرض العملاقة تدوم لمليارات السنين ، فيمكنها الحفاظ على محيط سائل لفترة كافية لتشكيل الحياة.
بناءً على ما نعرفه عن الكواكب الخارجية ، قد تكون محيطات الأرض الفائقة أكبر بمئة مرة من العوالم الشبيهة بالأرض أو الأقمار الجليدية. هذا يعني أن الحياة بها منازل محتملة أكثر مما كنا نظن.
ملحوظة: Ojha ، Lujendra et al. “يتم تبريد المياه السائلة على الأرض الخارجية بالذوبان الأساسي للصفائح الجليدية.” التواصل الطبيعي 13.1 (2022): 7521.