تعتبر الأقراص المكونة للكوكب مواقع للنشاط الفوضوي. ويبدو الآن أن العملية تنطوي على إعادة التدوير التي تدمر الماء الموجود في القرص، وليس فقط لأن الكواكب اتحدت لتشكل عوالم أكبر. هذا هو الاستنتاج الذي توصل إليه العلماء الذين يدرسون بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي من أرشيف ولادة الكواكب المسماة d203-506 في سديم أوريون.
وأظهرت البيانات التي حللوها أن نفس كمية المياه الموجودة في جميع محيطات الأرض قد تم تكوينها وتجديدها في فترة زمنية قصيرة نسبيًا – حوالي شهر. وفقًا للمدير المشارك إلسي بيترز من جامعة ويسترن في كندا، من السهل نسبيًا تتبع هذه العملية في قرص كوكبي أولي. وقال “هذه النتيجة تعتمد على جزء صغير من بياناتنا الطيفية”. “أنا متحمس للحصول على المزيد من البيانات، ولا أستطيع الانتظار لمعرفة ما يمكننا العثور عليه أيضًا.”
سديم الجبار هو منطقة واسعة نشطة لتشكل النجوم والكواكب، ويقع القرص الكوكبي الأولي d203-506 على بعد حوالي 1350 سنة ضوئية من الأرض. يدرس علماء الفلك السديم لفهم جميع جوانب ولادة النجوم نظرًا لوجود العديد من نجوم الولادة هناك. بالإضافة إلى ذلك، العديد منها محاط بأقراص من الغاز والغبار تسمى أقراص الكواكب الأولية (وتُختصر باسم الكواكب الأولية). تعتبر هذه المناطق أماكن ممتازة لمراقبة عمليات تكوين الكواكب، وخاصة المسافة بين النجوم الشابة وأقراصها.
دورة الماء للبروبلايت
نعلم جميعًا أن الماء عنصر أساسي للحياة. ومن المؤكد أنها لعبت دورا في خلق واستدامة الحياة على كوكبنا. كما اتضح، يشكل الماء جزءًا مهمًا من مكونات البروبليد. في النظام الشمسي الوليد، قبل فترة طويلة من تشكل أي كواكب، كان الماء موجودًا في جميع أنحاء طائرتنا، معظمها في شكلها الجليدي أو كتل جليدية أو محبوسة داخل الكويكبات والكواكب. إنها أيضًا بين النجوم.
تم توفير معظم مياه الأرض للكوكب المتشكل على مدى ملايين السنين. لقد ذابت أو انبعثت غازات لتشكل المحيطات والأنهار والبحيرات التي نراها اليوم. لكن بعض الماء الموجود في القرص الأساسي لجهاز الكمبيوتر الخاص بنا ربما يكون قد مر بدورة “تجميد وذوبان” داخل القرص. حدث ذلك عندما كان النظام الشمسي لا يزال عبارة عن قرص من الغاز والغبار. يتم تدمير المياه بشكل أساسي ثم يتم تجديدها عند درجات حرارة أعلى.
لم نعد نرى هذا التأثير في نظامنا. لكن يمكن لعلماء الفلك توجيه التلسكوبات نحو الكواكب الأخرى لمعرفة ما إذا كانت نفس العملية تحدث هناك. وهذا ما فعله بيترز وفريقه. لقد استخدموا JWST للنظر إلى d203-506. هناك، تغمر النجوم الشابة اللامعة المناطق القريبة من المروحة بأشعة فوق بنفسجية مكثفة. تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تحطيم جزيئات الماء لتكوين جزيئات الهيدروكسيل، وتنبعث من هذه العملية ضوء الأشعة تحت الحمراء. يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي البحث عن هذا الضوء ومعرفة كمية الهيدروكسيل الموجودة في سحابة الولادة. ويقدر الفريق أن العملية في d203-506 تستنزف وتجديد محيطات الأرض كل شهر.
يؤثر تكوين النظام الشمسي
ويشكل النظام d203-506 حاليا عوالم جديدة، لكنه بدأ كسحابة من الغاز والغبار بدون نجم. هكذا بدأ نظامنا الشمسي كسحابة من الغاز والغبار قبل 4.5 مليار سنة. وكانت السحابة التي تشكلت منها عبارة عن سديم بارد ومظلم يحتوي على كمية من جليد الماء أو مادة مائية. لقد تسبب شيء ما في اندماج السحابة في منطقة ذات كثافة أكبر، واستمرت في الانكماش على نفسها تحت قوة الجاذبية. ارتفعت درجة الحرارة، وفي نهاية المطاف، بدأ النجم الأولي في التشكل. قامت الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس بإشعاع سحابة الولادة، مما أدى إلى عملية مماثلة لتدمير المياه وتجديدها. كما أجبرت الحرارة والإشعاع الصادر عن الشمس العناصر الأخف على الهجرة إلى المناطق الأكثر برودة في النظام.
وبالتالي، فإن d203-506 يمثل نظيرًا ممتازًا لدراسة دورة المياه في النظام الشمسي الوليد. بناءً على بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ربما مرت المياه في محيطات الأرض بعملية مماثلة. وفي نهاية المطاف، أفسحت تلك المياه المجال للكواكب والأجرام الجليدية، مما ساعد في تشكيل عوالم النظام الشمسي.
لم تشهد الأجسام الجليدية في النظام الشمسي الخارجي نفس درجات الحرارة القصوى والانقراض والتجديد. وذلك لأنها تحركت (أو تحركت بالفعل) بعيدًا جدًا بحيث لا يكون لها نفس تأثير الإشعاع الصادر من الشمس. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل علماء الكواكب مهتمين أيضًا بأخذ عينات من تلك الأجسام البعيدة. تُعد ثلوجها المائية “البدائية” نموذجًا جيدًا لما كانت عليه الظروف في السديم الأصلي قبل تشكل الشمس والكواكب.
للمزيد من المعلومات
اكتشف الباحثون ما يعادل شهرًا من محيطات المياه المفقودة في سديم أوريون
OH كمسبار لتدوير الماء الدافئ في الأقراص المكونة للكواكب (اضغط الرابط)
OH كمسبار لتدوير الماء الدافئ في الأقراص المكونة للكواكب (رابط أرشيف)