كواكب خارج المجموعة الشمسية شرح: كيف يجد العلماء ويدرسون العوالم التي قد تكون صالحة للعيش

لم يلتقط أي تلسكوب صورة قريبة لكوكب يشبه الأرض حول نجم آخر. بدلاً من ذلك، تأتي كل المعرفة تقريباً عن آلاف العوالم خارج نظامنا الشمسي من أدلة غير مباشرة: ومضة ضوء النجم، أو تحول صغير في طيف النجم، أو ارتفاع مختصر في السطوع من نجم خلفي بعيد. تؤكد قسم ناسا لعلوم الكواكب الخارجية أن العدد الحالي يزيد عن 6000 كوكب، مع آلاف المرشحين الإضافيين في انتظار التأكيد.

ما الذي يعتبر كوكباً خارجياً

الكوكب الخارجي هو ببساطة كوكب يدور حول نجم غير الشمس. وفقاً لناسا، تم اكتشاف أول كوكب خارجي مؤكد حول نجم يشبه الشمس، 51 Pegasi b، في أكتوبر 1995 باستخدام طريقة السرعة الشعاعية. بعد ثلاثة عقود، يلاحظ قسم العلوم بناسا أن الباحثين يعتقدون الآن أن هناك كواكب أكثر من النجوم في مجرة درب التبانة.

طرق الكشف الرئيسية

لأن الكواكب خافتة وتقع بالقرب من نجوم أكثر إضاءة، يعتمد علماء الفلك في الغالب على الإشارات غير المباشرة بدلاً من الصور المباشرة. تُدرج فريق ناسا لعلوم الكواكب الخارجية أربع تقنيات رئيسية، كل منها مناسبة لأنواع مختلفة من الكواكب والمسافات.

تقنية خامسة، طيف العبور، لا تُستخدم للعثور على الكواكب ولكن لدراستها بمجرد أن تكون معروفة. ضوء النجم الذي يتسرب من خلال الغلاف الجوي للكوكب أثناء العبور يترك بصمات كيميائية يمكن لتلسكوبات مثل هابل وتلسكوب جيمس ويب الفضائي قراءتها، وفقاً لقسم العلوم بناسا.

ما الذي يجعل العالم "صالحاً للعيش بالفعل"

يركز الباحثون بشكل عام على الكواكب في ما يسمى المنطقة الصالحة للعيش حول النجم - نطاق المسافات حيث يمكن للدرجات الحرارية أن تسمح بوجود المياه السائلة على سطح الكوكب. كون الكوكب في تلك المنطقة لا يثبت أن الكوكب صالح للعيش؛ فهذا يعني فقط أن السؤال يستحق الطرح من خلال المزيد من المراقبة. تشير ناسا إلى أن العديد من الكواكب الصخرية التي يمكن الوصول إليها لدراسات الغلاف الجوي الحالية تدور حول نجوم خافتة وأكثر برودة، لأن تلك الكواكب تنتج إشارة أقوى وأكثر كشفاً.

حالة K2-18b: كيف يتم اختبار مطالبة البصمة البيولوجية

أوضح مثال حديث على هذا البحث قيد الدراسة هو K2-18b، وهو كوكب بحوالي 8.6 مرات من كتلة الأرض يقع على بعد حوالي 120 إلى 124 سنة ضوئية، اعتماداً على المصدر. يدور في المنطقة الصالحة للعيش في نجمه وتم اقتراحه كعالم محتمل "Hycean" - كوكب مغطى بمحيط من المياه السائلة تحت غلاف جوي غني بالهيدروجين، وفقاً لقسم العلوم بناسا.

باستخدام بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أبلغ فريق بقيادة Nikku Madhusudhan من معهد الفلك بجامعة كامبريدج عن بصمات كيميائية متوافقة مع ثاني كبريتيد الميثيل (DMS) وربما ثاني كبريتيد الميثيل (DMDS) في غلاف الكوكب الجوي لـ K2-18b. على الأرض، يتم إنتاج هذه المركبات حصرياً تقريباً بواسطة الكائنات الحية مثل العوالق النباتية البحرية، وفقاً لجامعة كامبريدج.

وصل الاكتشاف إلى ثقة إحصائية بثلاثة سيجما - مما يعني تقريباً احتمالية 0.3% من أن النمط حدث عن طريق الضوضاء العشوائية - وهذا، وفقاً لفريق كامبريدج، يقصر بكثير عن معيار خمسة سيجما (حوالي 0.00006% احتمالية حادث) المطلوب عادة لاستدعاء النتيجة اكتشافاً علمياً مؤسساً. قدّر الباحثون أن 16 إلى 24 ساعة إضافية من وقت رصد ويب يمكن أن تصل إلى تلك العتبة.

حث Madhusudhan أيضاً على التحذير، مشيراً إلى أن الكيمياء غير البيولوجية المجهولة يمكن من حيث المبدأ أن تنتج نفس الجزيئات، وأن المزيد من العمل النظري والمخبري مطلوب قبل أن يتمكن من الإدلاء بأي مطالبة أكثر قوة. يتردد قسم العلوم بناسا هذا، موضحاً أن اكتشاف جزيء واحد لن يعادل اكتشاف الحياة؛ يتطلب العلماء خطوط متعددة ومتقاربة من الأدلة، والنتائج يمكن أن تعقدها كيف يتغير النجم والغلاف الجوي للكوكب بمرور الوقت.

لماذا هذا البحث صعب

تشير ناسا إلى أن تأكيد البصمات البيولوجية يمكن أن يتطلب مئات ساعات من وقت رصد ويب لكوكب واحد - وهي مورد نادر ومطلوب بكثرة. الإشارات المعنية خافتة، النجوم التي يتم دراستها غالباً ما تكون صغيرة وعرضة للاندفاع أو التقلبية، وأي بصمة كيميائية يجب أن تكون مقابل كل من التفسيرات البيولوجية وغير البيولوجية قبل أن يعاملها العلماء كدليل على الحياة.

• تم تأكيد أكثر من 6000 كوكب خارجي، وفقاً لقسم العلوم بناسا، مع آلاف المرشحين الإضافيين في انتظار التأكيد
• تشير حالة المنطقة الصالحة للعيش إلى المسافة المدارية وإمكانية درجة حرارة السطح، وليس إثبات السكنى
• الجزيء المكتشف المرتبط بالحياة على الأرض ليس بحد ذاته إثباتاً على الحياة في مكان آخر
• تشير الثقة الإحصائية (مستوى سيجما) إلى احتمال عدم حدوث النتيجة عن طريق الصدفة، وليس مدى التأكد من التفسير البيولوجي
• يتوقع أن يجد تلسكوب ناسا Nancy Grace Roman الفضائي، الذي تم إطلاقه في أغسطس 2026، حوالي 100000 كوكب خارجي إضافي، بشكل أساسي عبر عدسة الجاذبية الميكروية

ما يأتي بعد ذلك

يصف قسم العلوم بناسا توصيف الكواكب الخارجية كعملية جارية بدلاً من لحظة واحدة من الاكتشاف: كل ملاحظة جديدة إما تقوي أو تضعف تفسيرات المرشحين من البصمات البيولوجية. يتوقع أن يضيف وقت رصد ويب الإضافي لـ K2-18b، إلى جانب تلسكوب Roman الذي تم إطلاقه مؤخراً، كلاً من كواكب المرشحين الجديدة والبيانات الجوية الأكثر حدة في السنوات القادمة.