كم عدد الحضارات خارج كوكب الأرض الموجودة في درب التبانة؟
يصور انطباع هذا الفنان Kepler-186f ، أول كوكب مؤكد بحجم الأرض ، يدور حول نجم بعيد في المنطقة الصالحة للسكن تصوير بواسطة رسم توضيحي بواسطة NASA AMES / JPL-CALTECH / T. بايل
تعد مجرة درب التبانة موطنًا للعديد من الكواكب الصالحة للسكن ، وحوالي نصف النجوم من النوع الشمسي لديها عوالم بحجم الأرض كجيران يمكن أن يؤوي الحياة.
هذا من شأنه أن يسعد صائدي الحياة خارج كوكب الأرض: أكثر من 300 مليون عالم مع ظروف مناسبة للحياة كما نعرفها مبعثرة في درب التبانة. وفقًا لتحليل جديد ، فإن حوالي نصف هذه النجوم الشبيهة بالشمس تحتوي على كواكب صخرية في المنطقة الصالحة للسكن ، حيث يمكن أن تتجمع المياه في الحالة السائلة أو تستنزف على السطح.
تقول ناتالي باتالها ، عالمة الفلك في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، والتي شاركت في الدراسة الجديدة: "إنه اكتشاف علمي كنا جميعًا ننتظره".
تم نشر هذا الاكتشاف في المجلة الفلكية ، وهو يحدد عددًا مهمًا في معادلة دريك. وضعت هذه المعادلة عام 1961 من قبل والدي فرانك دريك ، وهي تؤسس إطارًا لتقدير عدد الحضارات التي يمكن اكتشافها في مجرة درب التبانة. ونحن الآن نعرف المتغيرات الأولى للصيغة ، وهي معدل تشكل النجوم من النوع الشمسي ، ونسبة هذه النجوم التي لديها كواكب وعدد العوالم الصالحة للسكن لكل نظام نجمي.
يقول عالم الفلك في معهد SETI Seth Shostak إن احتمال وجود نجوم شبيهة بالشمس لها كواكب شبيهة بالأرض "يمكن أن يكون واحدًا في الألف أو واحدًا في المليون ، لا أحد يعرف حقًا". (ابحث عن ذكاء خارج الأرض) الذي لم يشارك في دراسة جديدة.
استخدم علماء الفلك البيانات التي جمعتها كبلر ، التلسكوب الفضائي للكشف عن الكواكب التابع لناسا ، لتقدير عدد هذه الكواكب. لمدة تسع سنوات ، ظل كبلر يراقب النجوم ويراقب وميضًا قصيرًا ناتجًا عن الكواكب التي تدور في مدارها والتي أخفت بعضًا من ضوء نجومها. في عام 2018 ، مع اقتراب مهمتها من نهايتها ، اكتشف كبلر حوالي 2800 كوكب خارجي ، معظمها لا علاقة له بتلك التي تدور حول شمسنا.
لكن التلسكوب الفضائي كان له هدف أساسي واحد: تحديد مدى انتشار الكواكب الشبيهة بالأرض. كانت هناك حاجة إلى مساعدة القمر الصناعي Gaia التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي يراقب نجوم المجرة ، لإجراء هذا التقدير. بفضل ملاحظات جايا ، تمكن العلماء أخيرًا من اكتشاف أن درب التبانة كانت موطنًا لمئات الملايين من الكواكب بحجم الأرض التي تدور حول نجوم من النوع الشمسي وأن أقربها كان بالتأكيد في غضون 20 سنة ضوئية من نظامنا الشمسي.
معادلة DRAKE
تستخدم معادلة دريك سبعة متغيرات لتقدير عدد الحضارات التي يمكن اكتشافها في درب التبانة. يأخذ في الاعتبار عوامل مثل حصة النجوم الشبيهة بالشمس مع أنظمة الكواكب وعدد الكواكب الصالحة للسكن في كل من هذه الأنظمة. من هناك ، تأخذ المعادلة في الاعتبار عدد المرات التي تتطور فيها الحياة في عوالم في ظل ظروف مثالية وكم مرة تطور أشكال الحياة هذه في النهاية تقنيات يمكن اكتشافها. في شكلها الأصلي ، تفترض المعادلة أن الكائنات الفضائية ذات المعرفة التكنولوجية سوف تتطور على الكواكب التي تدور حول النجوم الشبيهة بالشمس.
يقول جيسون رايت ، عالم الفلك في جامعة ولاية بنسلفانيا الذي يدرس الكواكب الصالحة للسكن ولكن ليس لديه أي فكرة: " عندما يتحدث علماء الفلك عن العثور على هذه الكواكب ، يتحدث الجميع عن معادلة دريك" . "كل واحد منا يضع ذلك في الاعتبار عندما نقوم بهذه الحسابات."
استغرق الأمر أكثر من نصف قرن حتى يبدأ العلماء في تحديد عدد الكواكب التي يمكن أن تدعم الحياة. في عام 1961 ، اعتقد علماء الفلك أن الشمس هي النجم الوحيد الذي يدور حول الكواكب ، وعلى الرغم من أن نظريات تكوين الكواكب اقترحت أن الكواكب الخارجية يمكن أن تكون عديدة ، لم يكن هناك دليل تجريبي على وجودها. ولكن ، خلال العقد الماضي ، أصبح من الواضح أن هذه الكواكب منتشرة بشكل كبير وتفوق عدد النجوم في مجرة درب التبانة. في المتوسط ، يدور كوكب واحد تقريبًا (على الأقل) حول كل نجم.
يقول جيسون رايت إن هذا الاكتشاف كان "خطوة كبيرة إلى الأمام". "وهذا يعني أنه من المحتمل اكتشاف العديد من المواقع المناسبة للحياة كما نعلم". ومع ذلك ، فإن العامل التالي في معادلة دريك ، وهو عدد الكواكب الصالحة للسكن لكل نظام كوكبي ، كان أكثر صعوبة في الحساب ، كما تقول ناتالي باتالها.
الكواكب الصالحة للسكن على الأرجح
من خلال مراقبة قطرات الضوء الناتجة عن مرور الكواكب أمام النجوم وإخفاء جزء من ضوء هذه النجوم لفترة وجيزة ، يميز كبلر العوالم البعيدة. بناءً على كمية ضوء النجوم المحجوب وتواتر الظاهرة ، يمكن للعلماء تحديد حجم الكوكب والوقت الذي يستغرقه للدوران حول نجمه. باستخدام هذا النهج ، اكتشف كبلر آلاف الكواكب الخارجية من جميع الأحجام وجميع أنواع المدارات. لكن العلماء كانوا قبل كل شيء يبحثون عن مرجع: لمعرفة ما هي حصة الكواكب المشابهة للأرض ، أي الصخرية ، ذات المناخ المعتدل والجاذبية حول نجوم من النوع الشمسي.
تشير التقديرات الأولية إلى أن 20٪ من النجوم الشمسية ربما تؤوي كوكبًا يلبي هذه المعايير. نحن نعلم اليوم أن هذا الرقم أقرب إلى 50٪ ، إن لم يكن أكثر.
"إنه أفضل مما كنت أعتقد. لطالما أخبرت الجمهور أن واحدًا من أصل أربعة أو خمسة نجوم لديه كواكب. هذه النتيجة مفاجأة سارة "، تشرح ناتالي باتالها. "كل نجم من النوع الشمسي مضمون ، في المتوسط ، أن يكون لديه كوكب واحد على الأقل يحتمل أن يكون صالحًا للسكن."
ومع ذلك ، فإن حساب وتيرة هذه الكواكب طرح تحديات غير متوقعة. كانت النجوم التي لاحظها كبلر أكثر نشاطًا بكثير مما توقعه العلماء وأنتجت إشارات يمكن أن تحاكي أو تشوش إشارات الكواكب العابرة. بالإضافة إلى ذلك ، كان التلسكوب الفضائي متقلبًا ويتطلب مناورات دورية تعقد الملاحظات.
للوصول إلى استنتاجهم ، جمعت ناتالي باتالها وزملاؤها البيانات التي جمعتها كبلر وجايا ، والتي تتعقب وتصف مليار نجم قريب. بفضل كبلر ، حدد الباحثون الكواكب التي يتراوح نصف قطرها بين 0.5 و 1.5 مرة من الأرض والتي من المحتمل أن تكون صخرية أكثر منها غازية. أما بالنسبة للقمر الصناعي Gaia ، فقد سمح لهم بالحصول على درجات حرارة وحجم النجوم التي تدور حولها هذه الكواكب.
وبدلاً من تحديد مدى قابلية الكوكب للسكن على بُعد المسافة من النجم ، قام الفريق بحساب مقدار الطاقة التي تضرب بعضها البعض. من هناك ، كانت قادرة على اختيار الكواكب حيث تفضل درجات الحرارة تراكم الماء السائل على السطح.
بمجرد أن حصل الفريق على عينة من النجوم الشبيهة بالشمس والتي تضمنت كواكب صخرية معتدلة الحرارة ، تمكنوا من تقدير عدد هذه الكواكب الموجودة في المجرة بأكملها. ووفقًا لها ، فإن ما بين 37 و 60٪ من نجوم مجرة درب التبانة الشمسية من النوع الشمسي ستؤوي كوكبًا معتدلًا بحجم كوكب الأرض. ومع ذلك ، من خلال إجراء حسابات أكثر تقدمًا في التفكير للطاقة اللازمة لكوكب ما ليكون معتدلًا ، وجد العلماء أن 58-88٪ من النجوم من النوع الشمسي سيكون لها مثل هذا الكوكب.
بالطبع ، حقيقة أن الكوكب يقع في منطقة صالحة للسكن ومناسبة للحياة يتم تحديدها من خلال العديد من العوامل. تلعب خصائص الكواكب ، مثل المجالات المغناطيسية والأغلفة الجوية والمحتوى المائي والصفائح التكتونية دورًا ، لكن لا يزال من الصعب ملاحظتها في عوالم صغيرة بعيدة.
ومع ذلك ، يقول جيسون رايت: "تبحث هذه الدراسة حقًا في مسألة عدد المواقع التي تأوي الحياة". "قام المؤلفون بحساب المسافة الأكثر احتمالًا للوصول إلى أقرب كوكب يلبي هذه الخصائص ووجدوها في حديقتنا السماوية". يقع هذا الكوكب بحد أقصى 20 سنة ضوئية ، في حين أن أربعة أخرى سوف تتطور بحد أقصى 33 سنة ضوئية.
التوفيق والحضارة
الآن بعد أن أصبح لدى علماء الفلك فهم جيد لمسألة عدد الكواكب الشبيهة بالأرض المنتشرة عبر المجرة ، يمكنهم مواصلة فحصهم للمتغيرات في معادلة دريك. سيكون من الصعب تحديد العديد من العوامل المتبقية ، بما في ذلك الأسئلة الحاسمة المتعلقة بعدد المرات التي تطور فيها الكائنات الفضائية تقنيات قد نكتشفها ومدة اكتشاف هذه الحضارات.
سؤال مفتوح آخر هو ما إذا كان يجب على العلماء تضمين النجوم غير الشبيهة بالشمس أم لا ، بالنظر إلى أنه تم اكتشاف العديد من الكواكب بحجم الأرض حول نجوم أصغر وأكثر برودة. أيضًا ، قد تحتاج أيضًا إلى التفكير في عوالم أخرى غير الكواكب ، لأنه على الرغم من أن معظم تلك التي اكتشفها كبلر كبيرة وغازية ، "يمكن أن تؤوي أقمار غابات مثل إندور" في حرب النجوم. ، كما يقول جيسون رايت . "أو أعتقد مثل Pandora in Avatar ".
علماء الفلك على وشك تحديد العامل التالي في المعادلة ، أي حصة الكواكب الصالحة للسكن التي تتطور عليها الحياة. مع استمرار استكشاف نظامنا الشمسي ، نجد أن قائمة العوالم الصالحة للسكن طويلة ومتنوعة. على سبيل المثال ، المريخ أو يوروبا ، القمر الجليدي لكوكب المشتري ، يمكن أن يؤوي وجود الحياة الميكروبيولوجية. حتى الغيوم السامة التي تطفو فوق كوكب الزهرة يمكن أن تؤوي أشكالًا من الحياة.
يقول جيسون رايت: "إذا حدث ذلك أكثر من مرة في النظام الشمسي ، فستحصل على هذا التقدير بسرعة كبيرة".
إن العثور على مثال واحد لوجود الحياة خارج الأرض سيثبت أن علم الأحياء ليس نتيجة بعض الصدفة الكونية غير العادية ، بل نتيجة محتملة إذا كانت المكونات الضرورية موجودة. بالنسبة للعديد من علماء الفلك ، نظرًا لعدد الكواكب الصالحة للسكن في الكون ، فإن وجود الحياة يكاد يكون أمرًا لا مفر منه.
ومع ذلك ، كما يقول والدي بشكل مناسب ، فإن المتغيرات النهائية في معادلة دريك ، تلك التي ستخبرنا ما إذا كانت الأرض وحدها موطنًا لكائنات ذكية تقنية في المجرة ، ستظل لغزًا حتى نسمع همسات عوالم خارج كوكب الأرض.
المصدر:مواقع ألكترونية