علماء يحاكون الأرض من دون حياة للمساعدة في اكتشاف الكائنات الفضائية على الكواكب الأخرى

طور فريق من العلماء نموذجا حاسوبيا يحاكي كوكب الأرض كما لو أنه لم يشهد ظهور أي شكل من أشكال الحياة، بهدف مساعدة علماء الفلك على التمييز بين الكواكب القابلة للحياة والكواكب التي تؤوي بالفعل كائنات حية، في خطوة جديدة قد تسهم في تحسين عمليات البحث عن حياة خارج الأرض.

ووفقا لما ذكره موقع"Space”، يعتمد النموذج على إعادة بناء تطور الأرض على مدار نحو 5 مليارات سنة، بدءا من تكوينها قبل 4.5 مليار سنة، وصولا إلى نحو 500 مليون سنة في المستقبل، مع استبعاد أي تأثير للكائنات الحية على الغلاف الجوي أو الأنظمة الجيولوجية للكوكب.

وتكمن أهمية هذا النموذج في أن وجود المياه السائلة ودرجات الحرارة المناسبة للحياة لا يعني بالضرورة أن الكوكب مأهول، إذ يمكن أن تتوافر هذه الظروف نتيجة عمليات جيولوجية وكيميائية طبيعية دون الحاجة إلى وجود كائنات حية.

كيف تبدو الأرض إذا لم تظهر عليها الحياة؟

قادت الباحثة سامانثا جيلبرت جانيتشيك، من جامعة واشنطن، تطوير النموذج الذي يحاكي التفاعلات بين المكونات الرئيسية للأرض، بما يشمل اللب والوشاح والقشرة الأرضية والسطح والغلاف الجوي.

ويتتبع النموذج 19 خاصية غير بيولوجية تؤثر في تطور الكوكب، من بينها:

* الحرارة الناتجة عن باطن الأرض وانتقالها بين طبقاته.
* التبادل الكيميائي بين الصخور والغلاف الجوي.
* الغازات المنبعثة من باطن الكوكب نتيجة النشاط الجيولوجي.
* تأثير الإشعاع الصادر عن الشمس في مناخ الأرض.
* دورة المياه والكربون والتفاعلات الكيميائية بين المحيطات والغلاف الجوي.

وتمكن الباحثون من إعادة إنتاج 19 خاصية أساسية للأرض قبل الثورة الصناعية، بدرجة تتوافق مع القياسات العلمية المتاحة، رغم استبعاد تأثير الحياة من الحسابات.

ولعل من أبرز النتائج أن النموذج استطاع الوصول إلى متوسط درجة حرارة سطحية يبلغ نحو 286.9 كلفن، أي ما يعادل 13.75 درجة مئوية، مع الاحتفاظ بوجود المحيطات والمياه السائلة، وهو ما يشير إلى إمكانية استمرار الظروف الملائمة للحياة على كوكب صخري حتى دون وجود كائنات حية.

هل يمكن أن تكون هناك كواكب صالحة للحياة دون وجود كائنات حية؟

تكشف الدراسة أن الكواكب قد تحتفظ بظروف مناخية مناسبة للحياة على مدار مليارات السنين دون أن تظهر عليها أي كائنات حية، إذ يمكن للعمليات الجيولوجية الطبيعية أن تلعب دورا مهما في تنظيم درجات الحرارة وتركيب الغلاف الجوي.

كما أنه من أبرز هذه العمليات دورة الكربونات والسيليكات، التي تنظم مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال التفاعل بين التجوية الصخرية والنشاط البركاني وكيمياء المحيطات.

وتساعد هذه الدورة على الحد من التقلبات المناخية والحفاظ على درجات حرارة تسمح بوجود المياه السائلة، حتى مع التغير التدريجي في سطوع الشمس عبر الزمن.

وتشير النتائج إلى أن الحياة ليست بالضرورة شرطا لاستمرار صلاحية الكوكب للسكن، وهو ما يفرض على العلماء ضرورة التمييز بين مفهومين أساسيين: الكواكب الصالحة للحياة والكواكب المأهولة بالفعل.

كيف يساعد النموذج في اكتشاف حياة خارج الأرض؟

يأمل الباحثون في استخدام النموذج لدراسة الكواكب الخارجية، وهي الكواكب التي تدور حول نجوم غير الشمس، من خلال إدخال بياناتها الأساسية ومحاكاة تطور أغلفتها الجوية دون وجود حياة.

وبعد ذلك، يمكن مقارنة النتائج بالملاحظات الفعلية التي تجمعها التلسكوبات الفضائية، فإذا تمكن النموذج من تفسير تركيب الغلاف الجوي للكوكب من خلال العمليات غير البيولوجية، يصبح احتمال وجود حياة أقل، أما إذا عجز عن تفسير بعض الخصائص، فقد يصبح الكوكب هدفا يستحق المزيد من البحث.

وتكتسب هذه الطريقة أهمية خاصة عند البحث عن البصمات الحيوية، وهي العلامات الكيميائية التي قد تشير إلى وجود نشاط بيولوجي، مثل الأكسجين والميثان، فعلى الأرض، تنتج الكائنات الحية كميات مستمرة من هذين الغازين، ويتفاعل كل منهما مع الآخر كيميائيا، ولذلك فإن وجودهما معا في الغلاف الجوي قد يمثل مؤشرا قويا على وجود حياة، وإن لم يكن دليلا قاطعا بمفرده.

ويهدف النموذج إلى مساعدة العلماء في استبعاد التفسيرات الطبيعية التي قد تنتج إشارات مشابهة للحياة، حتى لا يخلطوا بين الكواكب التي تؤوي كائنات حية وتلك التي تبدو مأهولة بسبب عمليات جيولوجية وكيميائية فقط.

تلسكوبات المستقبل قد تكشف عوالم شبيهة بالأرض

من المتوقع أن يسهم هذا البحث في دعم مهام التلسكوبات المستقبلية، وعلى رأسها مرصد العوالم الصالحة للحياة (Habitable Worlds Observatory)، الذي تخطط ناسا لتطويره لرصد الكواكب الشبيهة بالأرض حول النجوم القريبة وتحليل أغلفتها الجوية بحثا عن مؤشرات الحياة.

ويرى الباحثون أن فهم شكل الأرض دون حياة يوفر خط أساس علميا ضروريا للبحث عن الكائنات الفضائية، إذ إن اكتشاف كوكب يمتلك محيطات وغلافا جويا ودرجات حرارة مناسبة لا يكفي وحده لإثبات وجود حياة عليه.