ما وراء الماء: منطقة 'الغولدي لوكس الكيميائية' تظهر كحارس جديد للحياة خارج كوكب الأرض

عالمي - وكالة أنباء إخباري

ما وراء الماء: منطقة 'الغولدي لوكس الكيميائية' تظهر كحارس جديد للحياة خارج كوكب الأرض

لطالما ركز السعي لاكتشاف الحياة خارج كوكب الأرض على وجود الماء السائل، مما أدى إلى المفهوم الشائع لـ "منطقة الغولدي لوكس" – وهي المنطقة المدارية حول نجم حيث تكون درجات الحرارة مناسبة تمامًا لوجود الماء على سطح الكوكب. ومع ذلك، يتحدى بحث جديد هذه الحكمة التقليدية، مقترحًا متطلبًا إضافيًا، وأكثر صرامة، لصلاحية الكواكب للسكن: "منطقة غولدي لوكس كيميائية" تحدد توافر المغذيات اللازمة للحياة. تشير هذه الدراسة الرائدة، التي نُشرت مؤخرًا في Nature Astronomy، إلى أن عددًا قليلاً فقط من الكواكب الخارجية قد يمتلك التوازن الكيميائي الدقيق اللازم لتعزيز النشاط البيولوجي.

يسلط البحث، بقيادة عالم الكواكب كريغ والتون من جامعة كامبريدج، جنبًا إلى جنب مع زملائه بما في ذلك عالمة الفلك لورا روجرز من NOIRLab، الضوء على أنه بينما لا غنى عن الماء، إلا أنه بعيد كل البعد عن أن يكون المحدد الوحيد لإمكانية الكوكب استضافة الحياة. يؤكد والتون، "أنت بحاجة إلى مغذيات"، مشددًا على الدور الحاسم لعناصر مثل الفوسفور والنيتروجين. هذه العناصر الحيوية هي اللبنات الأساسية لجميع أشكال الحياة المعروفة، وهي ضرورية لبناء جدران الخلايا، وترميز المعلومات الوراثية في الحمض النووي (DNA و RNA)، وتخليق البروتينات. بدونها، يصبح مفهوم البيولوجيا البديلة تحديًا هائلاً للتصور.

تضمن النهج المبتكر للفريق محاكاة عشرات الآلاف من الكواكب الخارجية، ونمذجة تركيباتها الأولية بناءً على الكيمياء المرصودة لآلاف النجوم القريبة. وكان أحد المتغيرات الرئيسية في هذه المحاكاة هو كمية "الأكسجين القابل للتفاعل" الموجود في وشاح الكوكب – طبقة الصخور المنصهرة تحت القشرة. كانت النتائج صارخة: أقل من 1 من كل 10 من هذه العوالم المحاكاة أظهرت وفرة من الفوسفور والنيتروجين تشبه وفرة الأرض في أوشحتها، مما يشير إلى أن العديد من الكواكب التي تبدو صالحة للسكن قد تكون محرومة من المغذيات منذ البداية.

يكمن جوهر المشكلة في تكوين الكواكب والعمليات الجيولوجية اللاحقة. حتى لو كان الكوكب غنيًا في البداية بالفوسفور والنيتروجين، يمكن أن تصبح هذه العناصر غير قابلة للوصول إذا غرقت في قلب الكوكب أثناء تكوينه. على عكس الوشاح، الذي يمكن أن يتبادل المواد مع السطح من خلال النشاط البركاني، فإن اللب معزول إلى حد كبير. يوضح سيباستيان كرييت، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة إكستر الذي لم يشارك في الدراسة: "أي فوسفور أو نيتروجين يصل إلى هناك لا فائدة منه للحياة التي تعيش على السطح". "إنه غير قابل للوصول تمامًا للحياة".

العامل المحوري الذي يحدد مصير هذه المغذيات هو الأكسجين. تحدد وفرة الأكسجين القابل للتفاعل في الوشاح كيفية تفاعل الفوسفور والنيتروجين مع الحديد، وهو عنصر يميل إلى الغوص عميقًا في الكوكب المتكون بمرور الوقت. عندما تكون مستويات الأكسجين عالية، يقاوم الفوسفور الارتباط بالحديد ويبقى في الوشاح، متاحًا للحياة السطحية. وعلى العكس من ذلك، يميل النيتروجين إلى الارتباط بالحديد والغوص في اللب تحت ظروف الأكسجين العالية. يظهر النمط المعاكس مع مستويات الأكسجين المنخفضة: فوسفور أقل في الوشاح ونيتروجين أكثر. هذا يخلق "وضع شد وجذب" صعب، كما يصفه والتون، حيث غالبًا ما يعني اكتساب مغذٍ أساسي واحد فقدان الآخر.

قادت هذه الرقصة المعقدة للكيمياء الكوكبية والتون وروجرز وفريقهما إلى افتراض وجود "منطقة غولدي لوكس كيميائية" – نطاق دقيق ومثالي من وفرة الأكسجين يسمح بالاحتفاظ بكميات من الفوسفور والنيتروجين شبيهة بكميات الأرض داخل وشاح الكوكب. أكدت محاكياتهم هذه الفرضية، وكشفت أن مستويات الأكسجين القابل للتفاعل المشابهة لمستويات الأرض أو أعلى قليلاً توفر الظروف المثالية للحفاظ على هذه المغذيات الحيوية. يؤكد هذا الاكتشاف على التقاء الظروف غير العادي الذي يجب أن يتوافق لكي يدعم الكوكب حياة معقدة حقًا.

مع تأكيد أكثر من 6000 كوكب خارجي حتى الآن، يستمر البحث المستمر عن الحياة خارج كوكب الأرض في الكشف عن التنوع الهائل للعوالم خارج نظامنا الشمسي. ومع ذلك، يقدم هذا البحث الجديد مرشحًا جديدًا مهمًا، مما يشير إلى أن معايير الصلاحية الحقيقية للسكن أكثر صرامة مما كان متصورًا سابقًا. يلاحظ كرييت: "هذا يجبرنا على إعادة النظر في مدى انتشار الكواكب الشبيهة بالأرض في الكون". تمتد الآثار إلى أحد أعمق ألغاز علم الفلك: مفارقة فيرمي، التي تتساءل لماذا، بالنظر إلى اتساع الكون، لم نجد بعد دليلًا على حضارات فضائية. ربما لا تكمن الإجابة فقط في وجود الماء، ولكن في التوازن الكيميائي الدقيق، ولكن الحاسم، في عمق باطن الكوكب.

وكالة أنباء إخباري