حقوق الصورة: ناسا
محكوم علينا. ذات يوم ستكون الأرض جمرة محترقة تدور حول نجم أحمر متورم.
هذا هو المصير النهائي لأي كوكب يعيش بالقرب من نجم تسلسل رئيسي مثل شمسنا. تعمل النجوم التسلسلية الرئيسية على الهيدروجين ، وعندما ينفد هذا الوقود ، تتحول إلى الهيليوم وتصبح عملاقًا أحمر. في حين أن انتقال الشمس إلى عملاق أحمر هو نبأ محزن للأرض ، فإن الكواكب الجليدية في المناطق النائية من نظامنا الشمسي ستنغمس في دفء الشمس للمرة الأولى.
كانت الشمس تنمو ببطء ولكن بثبات أكثر إشراقا وأكثر سخونة على مدار حياتها. عندما تصبح الشمس عملاقًا أحمر في حوالي 4 مليار سنة ، ستتحول شمسنا الصفراء المألوفة إلى اللون الأحمر النابض بالحياة ، لأنها تنبعث بشكل رئيسي طاقة التردد المنخفض للأشعة تحت الحمراء والضوء الأحمر المرئي. سوف ينمو أكثر من آلاف المرات وأكثر سطوعًا ، ولكن درجة حرارة سطحه أكثر برودة ، وسوف يتوسع الغلاف الجوي ، ويبتلع ببطء عطارد والزهرة وربما حتى الأرض.
بينما يُتوقع أن يصل الغلاف الجوي للشمس إلى مدار الأرض من 1 AU ، تميل عمالقة حمراء إلى فقدان الكثير من الكتلة ، وهذه الموجة من الغازات المطاردة يمكن أن تدفع الأرض خارج نطاقها. ولكن سواء استُهلكت الأرض أو غُنيت فقط ، فإن كل الحياة على الأرض ستنتقل إلى النسيان.
ومع ذلك ، يمكن أن تظهر الظروف التي تجعل الحياة ممكنة في مكان آخر في النظام الشمسي ، وفقًا لبحث نشر في مجلة علم الأحياء الفلكي بواسطة S. Alan Stern ، مدير قسم دراسات الفضاء بمعهد أبحاث الجنوب الغربي في بولدر ، كولورادو. يقول إن الكواكب الواقعة بين 10 و 50 AU ستكون في المنطقة الصالحة للسكن في الشمس الحمراء العملاقة. المنطقة الصالحة للسكن في النظام الشمسي هي المنطقة حيث يمكن أن يبقى الماء في حالة سائلة.
ستتحول المنطقة الصالحة للسكن تدريجيًا من خلال منطقة 10 إلى 50 الاتحاد الإفريقي حيث تصبح الشمس أكثر إشراقًا وإشراقًا ، وتتطور خلال مرحلتها العملاقة الحمراء. يقع زحل وأورانوس ونبتون وبلوتو في غضون 10 إلى 50 AU ، وكذلك الأقمار الجليدية وكائنات حزام كويبر. ولكن لن تتمتع كل هذه العوالم بفرصة متساوية في الحياة.
قد لا تتأثر احتمالات السكن على الكواكب الغازية زحل ونبتون وأورانوس بالانتقال العملاق الأحمر. اكتشف علماء الفلك الكواكب الغازية التي تدور في مدارات قريبة جدًا من نجمها الأم في أنظمة شمسية أخرى ، ويبدو أن "المشتري الحار" يحتفظ بغلافه الغازي على الرغم من قربه من الإشعاع الشديد. الحياة كما نعرفها من غير المحتمل أن تظهر على الكواكب الغازية.
يعتقد ستيرن أن قمر نبتون تريتون ، وبلوتو ، وقمرها شارون ، وكويبر حزام الأجسام سيكون لديهم أفضل فرص للحياة. هذه الأجسام غنية بالمواد الكيميائية العضوية ، وحرارة الشمس العملاقة الحمراء ستذيب أسطحها الجليدية في المحيطات.
يقول ستيرن: "عندما تكون الشمس عملاقًا أحمر ، ستذوب عوالم الجليد في نظامنا الشمسي وتصبح واحات المحيطات لعشرات إلى مئات الملايين من السنين". "إن نظامنا الشمسي لن يأوي بعد ذلك عالمًا واحدًا به محيطات سطحية ، كما هو الحال الآن ، ولكن المئات ، لجميع الأقمار الجليدية للكواكب العملاقة ، وستحمل الكواكب القزمة الجليدية لحزام كويبر أيضًا المحيطات. نظرًا لأن درجة الحرارة في بلوتو لن تكون مختلفة تمامًا في ذلك الوقت ، عن درجة حرارة ميامي بيتش الآن ، أود أن أسمي هذه العوالم "بلوتوس الدافئة" ، على غرار عدد كبير من كوكب المشتري الحار الذي تم العثور عليه في مدار يشبه النجوم الشبيهة بالشمس في السنوات الأخيرة ".
إن تأثير الشمس ليس القصة الكاملة ، ومع ذلك - فإن خصائص الجسم الكوكبي تقطع شوطا طويلا نحو تحديد قابلية العيش. وتشمل هذه الخصائص النشاط الداخلي للكوكب ، الانعكاسية ، أو "البياض" للكوكب ، وسمك وتكوين الغلاف الجوي. حتى لو كان الكوكب يحتوي على جميع العناصر التي تفضل السكن ، فلن تظهر الحياة بالضرورة.
يقول دون براونلي ، عالم الفلك بجامعة واشنطن في سياتل والمؤلف المشارك لكتاب "حياة وموت كوكب الأرض": "لا نعرف ما هو مطلوب لبدء الحياة". يقول براونلي إنه إذا كانت هناك حاجة ماسة إلى التصميمات الداخلية الرطبة الدافئة والمواد العضوية ، فإن بلوتو ، وتريتون ، وأجسام حزام كويبر يمكن أن تؤوي الحياة.
يقول براونلي: "كحذر ، كانت الأجزاء الداخلية من الكويكبات التي أنتجت النيازك الغضروفية الكربونية دافئة ورطبة ربما لملايين السنين في التاريخ المبكر للنظام الشمسي". "هذه الأجسام غنية للغاية بالمياه والمواد العضوية ، ومع ذلك لا يوجد دليل مقنع على أن أي نيزك كويكب كان يحتوي على أشياء حية في أي وقت مضى."
سيؤثر مدار الجسم الكوكبي أيضًا على فرصه في الحياة. بلوتو ، على سبيل المثال ، ليس لديه مدار لطيف ومنتظم مثل الأرض. إن مدار بلوتو غريب الأطوار نسبيًا ، ويختلف في المسافة عن الشمس. من كانون الثاني (يناير) 1979 حتى شباط (فبراير) 1999 ، كان بلوتو أقرب إلى الشمس من نبتون ، وخلال مائة عام ، سيكون أبعد مرتين من نبتون. سيؤدي هذا النوع من المدار إلى خضوع بلوتو للتدفئة الشديدة بالتناوب مع التبريد الشديد.
مدار Triton أيضًا غريب. Triton هو القمر الكبير الوحيد الذي يدور للخلف ، أو "التراجع". قد يكون لتريتون هذا المدار غير العادي لأنه شكل كجسم حزام كويبر ثم تم التقاطه بواسطة جاذبية نبتون. إنه تحالف غير مستقر ، لأن المدار الرجعي يخلق تفاعلات المد والجزر مع نبتون. يتوقع العلماء أن تريتون يومًا ما سيصطدم بنبتون ، أو ينقسم إلى قطع صغيرة ويشكل حلقة حول الكوكب.
يقول ستيرن: "إن الجدول الزمني لانحلال المد والجزر في مدار تريتون غير مؤكد ، لذلك يمكن أن يكون موجودًا ، أو ربما يكون قد تحطم بالفعل عندما تصبح الشمس عملاقة حمراء". "إذا كان Triton موجودًا ، فسينتهي به المطاف على الأرجح وكأنه نفس نوع عالم المحيط الغني بالعضوية مثل بلوتو".
ستحترق الشمس كعملاق أحمر لحوالي 250 مليون سنة ، ولكن هل هذا وقت كافٍ للحياة للحصول على موطئ قدم؟ خلال معظم عمر العملاق الأحمر ، ستكون الشمس أكثر إشراقًا 30 مرة فقط من حالتها الحالية. في نهاية المرحلة الحمراء العملاقة ، ستنمو الشمس أكثر إشراقا 1000 مرة ، وتطلق في بعض الأحيان نبضات من الطاقة تصل إلى 6000 مرة من السطوع الحالي. لكن هذه الفترة من السطوع الشديد ستستمر لبضعة ملايين من السنين ، أو عشرات الملايين من السنين على الأكثر.
يشير اختصار المراحل الأكثر إشراقًا للعملاق الأحمر إلى براونلي بأن بلوتو لا يحمل الكثير من الوعد بالحياة. نظرًا لمتوسط مدار بلوتو البالغ 40 AU ، يجب أن تكون الشمس أكثر سطوعًا بمقدار 1600 مرة حتى يحصل بلوتو على نفس الإشعاع الشمسي الذي نحصل عليه حاليًا على الأرض.
يقول براونلي: "ستصل الشمس إلى هذا السطوع ، ولكن فقط لفترة وجيزة للغاية - مليون سنة فقط أو نحو ذلك". "سوف يتم" تحسين "سطح وأجواء بلوتو من وجهة نظرنا ، لكنها لن تكون مكانًا لطيفًا لأي فترة زمنية طويلة".
بعد المرحلة الحمراء العملاقة ، ستصبح الشمس أكثر خفوتًا ، وستنكمش إلى حجم الأرض ، لتصبح قزمًا أبيض. ستصبح الكواكب البعيدة التي ترسخت في ضوء العملاق الأحمر عوالم جليدية متجمدة مرة أخرى.
لذلك إذا كانت الحياة ستظهر في نظام أحمر عملاق ، فستحتاج إلى بداية سريعة. يُعتقد أن الحياة على الأرض نشأت منذ 3.8 مليار سنة ، أي بعد حوالي 800 مليون سنة من ولادة كوكبنا. ولكن ربما يرجع ذلك إلى أن الكواكب في النظام الشمسي الداخلي شهدت 800 مليون سنة من قصف الكويكبات الثقيل. حتى لو كانت الحياة قد بدأت على الفور ، لكانت أمطار الكويكبات المبكرة ستمحو الأرض من تلك الحياة.
يقول براونلي إن عصرًا جديدًا من القصف يمكن أن يبدأ للكواكب الخارجية ، لأن الشمس الحمراء العملاقة يمكن أن تزعج العدد الهائل من المذنبات في حزام كويبر.
يقول براونلي: "عندما تكون الشمس الحمراء العملاقة أكثر سطوعًا 1000 مرة ، فإنها تفقد ما يقرب من نصف كتلتها في الفضاء". وهذا يتسبب في تحرك الهيئات المدارية إلى الخارج. قد يؤدي فقدان الغازات والآثار الأخرى إلى زعزعة استقرار حزام كويبر وخلق فترة أخرى من القصف المثير للاهتمام.
لكن ستيرن يقول إن الكواكب التي جعلتها الشمس الحمراء العملاقة صالحة للسكن لن يتم قصفها مثلما كانت الأرض المبكرة ، لأن حزام الكويكبات القديم يحتوي على مواد أكثر بكثير من حزام كويبر اليوم.
بالإضافة إلى ذلك ، لن تواجه الكواكب الخارجية نفس مستويات الأشعة فوق البنفسجية (UV) التي يجب أن تتحملها الأرض ، لأن عمالقة الأحمر لديهم إشعاع منخفض جدًا للأشعة فوق البنفسجية. يمكن للأشعة فوق البنفسجية ذات الكثافة العالية لنجم تسلسل رئيسي أن تضر بالبروتينات الدقيقة وخيوط RNA اللازمة لأصل الحياة. يمكن أن تنشأ الحياة على الأرض فقط تحت الماء ، في أعماق محمية من شدة الضوء هذه. لذلك ترتبط الحياة على الأرض ارتباطًا وثيقًا بالمياه السائلة. ولكن من يدري أي نوع من الحياة قد تنشأ على الكواكب التي لا تحتاج إلى حماية من الأشعة فوق البنفسجية؟
يعتقد ستيرن أنه يجب علينا البحث عن أدلة على الحياة في عوالم تشبه بلوتو تدور حول عمالقة حمراء اليوم. نحن نعلم حاليًا 100 مليون نجم من النوع الشمسي في مجرة درب التبانة تحترق كعمالقة حمراء ، ويقول ستيرن إن جميع هذه الأنظمة يمكن أن يكون لها كواكب صالحة للسكن في غضون 10 إلى 50 AU. يقول: "سيكون اختبارًا جيدًا للوقت المطلوب لخلق حياة في عوالم دافئة غنية بالمياه".
يضيف براونلي: "إن فكرة الأجسام البعيدة العضوية الغنية بالخبز من قبل نجم أحمر عملاق هي فكرة مثيرة للاهتمام ، ويمكن أن توفر اهتمامًا كبيرًا إذا كانت الموائل قصيرة العمر مدى الحياة". "لكنني سعيد لأن الشمس لديها هامش جيد متبقي."
ماذا بعد
في حين أن الكثير مما نعرفه عن النظام الشمسي الخارجي يعتمد على قياسات بعيدة مصنوعة من التلسكوبات الأرضية ، في 2 يناير 2004 ، التقط العلماء لمحة عن قرب من جسم حزام كويبر. مرت المركبة الفضائية Stardust في غضون 136 كيلومترًا من المذنب Wild2 ، وهي كرة ثلجية هائلة قضت معظم مداراتها البالغة 4.6 مليار عام في حزام كويبر. تدور Wild2 الآن في الغالب داخل مدار المشتري. يقول براونلي ، وهو الباحث الرئيسي لمهمة ستاردست ، إن صور ستاردست تظهر تفاصيل سطح رائعة لجسم شكله تاريخها القديم والحديث. تظهر صور Stardust نفاثات غازية وغبار تطلق من المذنب ، حيث تتفكك Wild2 بسرعة في الحرارة الشمسية القوية للنظام الشمسي الداخلي.
لمعرفة المزيد عن النظام الشمسي الخارجي ، سنحتاج إلى إرسال مركبة فضائية هناك للتحقيق. في عام 2001 ، اختارت وكالة ناسا مهمة New Horizons لمثل هذا الغرض.
ويذكر ستيرن ، الباحث الرئيسي لمهمة نيوهورايزنز ، أن من المقرر أن يبدأ تجميع المركبات الفضائية هذا الصيف. من المقرر إطلاق المركبة الفضائية في يناير 2006 ، وستصل إلى بلوتو صيف 2015.
ستسمح مهمة نيوهورايزن للعلماء بدراسة جيولوجيا بلوتو وشارون ، ورسم خرائط سطوحهم ، وقياس درجات الحرارة. كما سيتم دراسة جو بلوتو بالتفصيل. بالإضافة إلى ذلك ، ستقوم المركبة الفضائية بزيارة الأجسام الجليدية في حزام كويبر من أجل إجراء قياسات مماثلة.
المصدر الأصلي: مجلة علم الأحياء الفلكي
