أعماق المحيطات بشكل لا يسبر غوره على عوالم المياه الغريبة؟

كوكب أزرق مع عدد قليل من السحب يُنظر إليه من الفضاء مع شمسين.

مفهوم الفنان لكوكب خارج المجموعة الشمسية لعالم المياه كما هو موضح في دراسة جديدة. إذا كانت موجودة بالفعل ، فقد يكون لهذه العوالم المائية البعيدة محيطات عالمية أعمق بكثير من أي محيطات في نظامنا الشمسي. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech.

عوالم المياه- الكواكب أو الأقمار ذات المحيطات العالمية - كانت تُعتبر جزءًا من الخيال العلمي ، لكننا بدأنا نتعلم الآن ، أنها ليست موجودة فحسب ، بل قد تكون شائعة إلى حد ما. في نظامنا الشمسي ، من المعروف أو يشتبه في أن أقمار أوروبا وإنسيلادوس وتيتان وجانيميد لديها مثل هذه المحيطات تحت قشرتها الجليدية الخارجية. حتى فيبلوتويعتقد الآن أن لديها واحدة! ربما تحتوي عوالم أخرى في نظامنا الشمسي على مياه لم نجدها بعد. يعتقد العلماء أيضًا أنهم يقتربون من العثور على الكواكب الخارجية - الكواكب التي تدور حول نجوم بعيدة - وهي عوالم مائية أيضًا ، بما في ذلك الكواكب ذات المحيطات العالمية أو شبه العالمية على أسطحها.

الآن ، تشير دراسة جديدة إلى أن بعض عوالم المياه الموجودة خارج المجموعة الشمسية يمكن أن يكون لها محيطات أعمق بكثير من أي محيطات في نظامنا الشمسي.عميق بشكل لا يسبر غوره، حتى ، كما هو الحال في مئات أو آلاف الأميال. كان البحث الجديدنشرتفي الوقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم(PNAS) في 29 أبريل 2019 ، بواسطة عالم الفلك بجامعة هارفاردلي تسنغوزملائه. أوضح تسنغ أنه وفقًا لعمليات المحاكاة الحاسوبية للفريق ، قد يكون لبعض الكواكببشكل لا يصدقأعماق المحيطات:

مئات أو آلاف الكيلومترات ... لا يسبر غوره. قعر. عميق جدا.

محيطات الأرض بعيدة كل البعد عن العمق. يبلغ متوسط ​​عمق المحيط على الأرض حوالي 2.2 ميل (3.5 كم). أقصى عمق 6.8 ميل (حوالي 11 كم) في الجزء السفلي منخندق ماريانا.

تشير البيانات التي جمعها الفريق من عمليات المحاكاة الحاسوبية إلى أن عوالم المياه ربما تكون شائعة في مجرتنا ، لا سيما في الكواكب الفرعية بحجم نبتون - أوميني نبتون- نصف قطرها من ضعف إلى أربعة أضعاف قطر الأرض ولكنها أصغر من نبتون. من المرجح أن يكون لهذه الكواكب محيطات عالمية عميقة ، بدلاً من الغلاف الجوي السميك مثلأقزام الغازوعمالقة الجليدأوعمالقة الغاز. أقمار مثل يوروبا وإنسيلادوس لها محيطات عميقة تحت سطح الأرض ، بالنسبة لحجمها ، لكنها لا تزال غير عميقة مثل المحيطات التي يمكن أن توجد في عوالم شبه نبتون.

كوكب خارج المجموعة الشمسية مخضر مع سطح محيط وبعض السحب ضد الفضاء المرصع بالنجوم.

قد تكون الأنواع الأخرى من عوالم المياه عبارة عن كواكب خارجية صخرية ذات محيطات سطحية عالمية ، تشبه إلى حد كبير كوكب الأرض. مفهوم هذا الفنان هوكبلر -22 ب، وهو كوكب أرضي خارق وأول كوكب خارج المجموعة الشمسية أكدت مهمة كبلر التابعة لوكالة ناسا أنه يدور في منطقة صالحة للسكن للنجم. الصورة عبر NASA / Ames / JPL-Caltech.



تعد عوالم نبتون الفرعية هذه أحد نوعين أساسيين من الكواكب الخارجية الموجودة حتى الآن. الآخرونالأرض الفائقة، ما بين واحد وأربعة أضعاف حجم الأرض ، وهي كثيفة وصخرية. لا توجد أي كواكب أرضية فائقة في نظامنا الشمسي ، باستثناء احتمالالكوكب التاسع(إذا تم العثور عليها). تمتلك نبتون الفرعية كثافة أقل بكثير ، ولم يكن علماء الفلك متأكدين مما إذا كانت أقزامًا غازية ، مثل كوكب المشتري أو زحل ، لكنها أصغر حجمًا ، مع قلب صخري وغلاف جوي هيدروجين سميك. أم أن كثافتها المنخفضة تعني أنها تحتوي على الكثير من الماء؟

عادةً ، يُفترض أنهم أقزام غاز ، نظرًا لأن عوالم المياه يجب أن تكون خارج 'خط الثلج'في نظام كوكبي ، حيث تكون درجات الحرارة باردة بدرجة كافية للماء أو الجليد ، والعديد من نبتون الفرعية قريبة جدًا من نجومها. لكن عمليات المحاكاة الحاسوبية الجديدة تشير إلى أن هذا ليس هو الحال دائمًا ، فالكثير من نبتون الفرعية لديها أغلفة جوية أصغر بكثير من حيث صلتها بحجمها ، مثلها مثل الأصغر.الكواكب الأرضيةمثل الأرض أو الزهرة. لن يكون غلافها الجوي قريبًا من السماكة أو العمق مثل نبتون الفرعية الأخرى من النوع القزم الغازي.

كما هو موضح في الورقة الجديدة:

إن اكتشاف العديد من أنظمة الكواكب الخارجية التي تحتوي على مجموعات متنوعة من الكواكب التي تدور بالقرب من النجوم المضيفة يتحدى نظريات تكوين الكواكب القائمة على النظام الشمسي. هنا ، نركز على الكواكب التي يبلغ نصف قطرها من 2 إلى 4 من الأرض ، والتي تناقش تركيباتها. يُعتقد أنها إما أقزام غازية تتكون من قلب صخري مدمج في مظاريف غاز غنية بالهيدروجين أو عوالم مائية تحتوي على كميات كبيرة من السوائل / الجليد الذي يسيطر عليه الماء بالإضافة إلى الصخور والغاز. نحن نجادل بأن هذه الكواكب هي عوالم مائية.

كوكب متوسط ​​الحجم مع محيط أزرق دائري وبقية الجليد الأبيض اللون.

نوع آخر من عالم الماء المفترض - كوكب 'مقلة العين' - حيث يوجد محيط فقط على الجانب المواجه للنجوم. باقي السطح جليد. صورة عبرeburacum45 / DeviantArt.

ولكن إذا كان هناك عالم مائي نبتون فرعي قريب من نجومهم ، فكيف تشكلوا؟ تشير النتائج إلى أنها تشكلت في البداية بعيدًا عن نجومها ، ثم انجرفت تدريجياً في مكان أقرب بمرور الوقت. كما قال تسنغ فيجزمودو:

يجب أن يكون العالم المائي القريب من نجمه قد تشكل بعيدًا جدًا ثم اقترب أكثر مع تقلص مداره. تم تعيين تكوين الكوكب عندما كان بعيدًا في مدار أكثر برودة. تسمى عملية الانكماش المداري 'الهجرة' وهي مدفوعة بجاذبية قرص الغاز الذي تشكلت منه الكواكب. إذا كانت عوالم المياه شائعة ، فهذا يوفر تأكيدًا قويًا حقًا على أن الهجرة تحدث بالفعل وهي عملية أساسية في كيفية تشكل الكواكب ، سواء حول النجوم الأخرى أو في نظامنا الشمسي.

يشير البحث إلى أن العديد من نبتون الفرعية رطبة تمامًا ، ولكن فقطكيفرطب هل هم؟ تظهر النتائج أن 25٪ على الأقل من كتلتها ستكون ماء أو جليد ، وربما تصل إلى 50٪. هذا مبلغ مذهل. نعتقد أن الأرض هي عالم مائي ، ولكن كتلتها في الواقع هي 0.025 في المائة فقط من الماء ، بالمقارنة. قد تحتوي بعض عوالم المياه على الكثير من الماء لدرجة أنها مسجلة بالمياه تمامًا ، وتتدفق السوائل على طول الطريق إلى أعمق أجزاء الكوكب.

تشققات بنية في السطح الجليدي كما تُرى من المدار.

قمر كوكب المشتري يوروبا هو عالم مائي ، مع محيط عالمي عميق تحت قشرة الجليد الخارجية. هذا المنظر من مركبة الفضاء جاليليو في التسعينيات. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech /معهد SETI.

يمكن أن تكون الضغوط في بعض تلك المحيطات مثل أي شيء على الأرض ، مثل aمليون مرةضغط سطح الغلاف الجوي الذي نختبره. في تلك البيئات القاسية ، سيتم ضغط الماء السائل في مراحل ضغط عالية فريدة من الجليد ، مثلالجليد السابعأوجليد فائق التأين. لا توجد هذه الجسيمات بشكل طبيعي على الأرض ، ولكن تم إنشاؤها في المختبر. كما قال تسنغ:

هذه الجليد ذات الضغط العالي هي في الأساس مثل صخور السيليكات داخل عباءة الأرض العميقة ، فهي ساخنة وقاسية. هذه عوالم مختلفة تمامًا مقارنة بأرضنا.

أخذت النماذج الحاسوبية في الاعتبار أيضًا متغيرات أخرى ، بما في ذلك وفرة الغازات السديمية ، والجليد الغني بالمياه ، والمواد الصخرية التي تتكون أساسًا من الحديد والنيكل ، وتأثيرات العمليات الكيميائية المعقدة التي تحركها درجة الحرارة ، ومعدلات التبريد ، والتبخر ، والتكثيف ، والكثافة ، والمسافة. لاستضافة النجم. كما لاحظ تسنغ:

من الناحية الإحصائية ، قد تكون عوالم المياه هذه أكثر وفرة من الكواكب الصخرية الشبيهة بالأرض. ربما يكون لكل نجم نموذجي شبيه بالشمس واحد أو أكثر من هذه العوالم المائية [وربما] نظامنا الشمسي أقل نموذجية. بشكل عام ، قد يكون هذا النوع من بنية النظام الكوكبي مع الأرض الفائقة الصخرية القريبة ونبتون الغني بالمياه أكثر شيوعًا في مجرة ​​درب التبانة من نوع نظامنا الشمسي.

محيطات الأرض من الفضاء مع السحب.

الأرض هي بالطبع أشهر عالم مائي ، حيث تغطي المحيطات حوالي 70 ٪ من سطح الأرض. ومع ذلك ، فإن هذه الكمية من الماء تتضاءل مقارنة بما قد يوجد على عوالم المياه التي تمت مناقشتها في الورقة الجديدة. الصورة عبر وكالة ناسا.

إذن مع كل هذه المياه ، هل يمكن أن تكون هذه الكواكب منازل محتملة للحياة؟ نعم ، هناك الكثير من الماء ، ولكن ماذا عن العناصر الكيميائية والمغذيات اللازمة ، كما هو موجود في قاع المحيط على الأرض ، وربما يوروبا وإنسيلادوس؟ وفقأندرس ساندبرج، زميل باحث أول في معهد مستقبل الإنسانية بجامعة أكسفورد (FHI) ، قد لا تكون هذه الأنواع من عوالم المياه مثالية ، على الرغم من أنها ستظل أفضل بكثير من أقزام الغاز:

في حين أن عوالم المياه ليست مثالية تمامًا للحياة نظرًا لأن العناصر الأثقل قد تكون مدفونة تحت مئات الكيلومترات من الجليد عالي الضغط ، فمن المحتمل أنها أفضل بكثير من أقزام الغاز.

إذا كانت عوالم المياه الموصوفة في هذه الدراسة موجودة بالفعل ، فسوف تفتح فصلًا جديدًا بالكامل في استكشاف الكواكب الخارجية. هذه العوالم ستكون مختلفة عن أي عوالم شوهدت من قبل ، نوعًا ما مثل أخذ أجزاء من الأرض وأقمار المحيطات والكواكب الغازية والجمع بينها ، ولكن على نطاق أوسع بكثير. عوالم المياه في هذه الدراسة هي في الأساس عوالم مائية على المنشطات.

خلاصة القول: إذا كانت النتائج في هذه الدراسة الجديدة دقيقة ، فقد تكون مجرتنا مليئة بالعوالم المائية. على عكس الأرض ، ستكون هذه كواكب أكبر ذات محيطات عالمية ليست فقط أعمق من أي منها في نظامنا الشمسي ، ولكنها عميقة بشكل محير للعقل.

المصدر: تفسير نموذج النمو لتوزيع حجم الكوكب

عبر جيزمودو