دراسة تكشف أقمار كواكب تتجول بالمياه السائلة منذ أكثر من 4 مليارات سنة

قدم فريق من الباحثين بقيادة ديفيد دالبودينج من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ نموذجًا يوضح إمكانية الحفاظ على الماء السائل على سطح الأقمار التي تدور حول كواكب مارقة. وتتجول هذه الأجرام السماوية في الفضاء بين النجوم دون أن ترتبط بأي نجم. يمكن أن تؤدي الحرارة الناتجة عن قوى المد والجزر، جنبًا إلى جنب مع الأجواء الكثيفة التي يهيمن عليها الهيدروجين، إلى الحفاظ على المحيطات السائلة لمدة تصل إلى 4.3 مليار سنة في سيناريوهات معينة.

تأخذ عمليات المحاكاة بعين الاعتبار أقمارًا بحجم الأرض تدور حول كواكب شبيهة بالمشتري تم طردها من أنظمتها المنزلية. في ظل هذه الظروف، يؤدي الاحتكاك الداخلي الناتج عن التشوه المتكرر بفعل الجاذبية إلى إطلاق حرارة كافية لمنع الماء من التجمد تمامًا. تحدث هذه العملية حتى في ظل الغياب التام للإشعاع النجمي، مما يوسع احتمالات وجود بيئات صالحة للسكن بعيدًا عن أي شمس.

• تحافظ الأقمار ذات المدارات اللامركزية على تسخين المد والجزر لمليارات السنين.
• تعمل الأجواء السميكة للهيدروجين كغاز دفيئة قوي.
• تظل درجات الحرارة السطحية مناسبة للمياه السائلة في إعدادات محددة.

تسخين المد والجزر كمصدر للطاقة الداخلية

تعتمد الآلية الرئيسية المحددة في العمل على تفاعل الجاذبية المستمر بين القمر والكوكب المضيف. تسبب هذه القوة تشوهات دورية داخل القمر الصناعي، مما يولد احتكاكًا وحرارة تتبدد بمرور الوقت. توضح الأمثلة في النظام الشمسي، مثل النشاط البركاني على آيو وأعمدة الماء على إنسيلادوس، كيفية عمل تسخين المد والجزر بالفعل على أقمار الكواكب العملاقة.

قام الباحثون بتصميم أجواء غنية بالهيدروجين لهذه الأقمار الخارجية. على عكس النماذج السابقة المعتمدة على ثاني أكسيد الكربون، والتي حدت من صلاحية السكن بحوالي 1.6 مليار سنة، يسمح الهيدروجين بالاحتفاظ بالحرارة لفترات أطول بكثير. قام الفريق بالتعاون مع خبراء أصل الحياة لوضع النتائج في سياقها.

تحافظ الأقمار التي تم تحليلها على ظروف مستقرة عندما يحتفظ الكوكب المتجول ببعض الانحراف المداري بعد طرده. يضمن هذا العامل عدم انخفاض تسخين المد والجزر بسرعة. وتشير عمليات المحاكاة العددية إلى أنه في 12% إلى 15% من الحالات التي تمت دراستها، يقارن تدفق الحرارة الداخلي بتلك التي لوحظت على أقمار مثل أوروبا أو إنسيلادوس.

الظروف للمحيطات السطحية أو تحت السطحية

تتشكل الكواكب المارقة عندما تؤدي تفاعلات الجاذبية أثناء إنشاء الأنظمة الكوكبية إلى طرد الأجسام من القرص الكوكبي الأولي. العديد من هذه العوالم العملاقة تحتفظ بالأقمار أثناء عملية القذف. وبدون ضوء النجم، فإن سطح هذه الأقمار الصناعية سوف يتعرض لدرجات حرارة منخفضة للغاية، ولكن الحرارة الداخلية يمكن أن تعوض هذه الخسارة.

تتناول الدراسة الأقمار ذات الأجواء الكثيفة التي تحبس الحرارة المتولدة في القلب. وفي هذه التكوينات، يمكن أن تصل درجات حرارة السطح إلى مستويات تتوافق مع وجود الماء السائل لمدة تصل إلى 4.3 مليار سنة. تتوافق هذه المرة تقريبًا مع العمر الحالي للأرض منذ تكوين المحيطات المستقرة.

Leia Tambem

اختبار البطارية الجديد يضع هاتف Galaxy S26 Ultra في المقدمة على iPhone 17 Pro Max في التصنيف العالمي

تكشف الأبحاث أن الآباء لا يدركون كيفية استخدام أطفالهم للذكاء الاصطناعي

خصم كبير على هاتف Galaxy S25 Plus يخفض قيمته إلى أقل من 4500 ريال في المتجر الإلكتروني

وقد أشارت الأبحاث السابقة بالفعل إلى وجود محيطات تحت الأرض على الأقمار الجليدية في النظام الشمسي. والآن، يوسع النموذج هذه الإمكانية لتشمل الأقمار الخارجية في البيئات المظلمة تمامًا. يساعد وجود الهيدروجين في الغلاف الجوي على خلق ظاهرة الاحتباس الحراري التي تكمل تسخين المد والجزر.

يوازي بيئة الأرض المبكرة

يشير تكوين الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين إلى الظروف التي ربما كانت موجودة على الأرض الفتية، خاصة بعد اصطدامات الكويكبات التي أطلقت كميات كبيرة من هذا الغاز. ويشير هذا التشابه إلى أن العمليات الكيميائية المشابهة لتلك التي أدت إلى نشأة الحياة يمكن أن تحدث على مثل هذه الأقمار البعيدة.

يسلط المؤلفون الضوء على أن مهد الحياة لا يعتمد بالضرورة على الإشعاع الصادر من نجم قريب. توفر الحرارة الداخلية جنبًا إلى جنب مع كيمياء الغلاف الجوي المناسبة طريقًا بديلاً لبيئات مستقرة عبر المقاييس الجيولوجية. يوسع هذا العرض نطاق البحث عن الإشارات الحيوية في الأنظمة الأخرى.

التحديات في مراقبة هذه الكائنات مباشرة

وتمثل الكواكب المارقة وأقمارها أهدافا صعبة للتلسكوبات الحالية لأنها لا ينبعث منها ضوءها ولا تعكس الإشعاع النجمي بشكل كبير. ومع ذلك، فإن عدم وجود سطوع يعمي النجم المضيف يمكن أن يسهل عمليات الاكتشاف المستقبلية باستخدام أدوات أكثر حساسية. يمكن للبعثات الفضائية قيد التطوير أن تساهم في تحديد المرشحين الواعدين.

يعتبر المجتمع العلمي هذه الأنظمة بمثابة فرص فريدة لدراسة الصالحية للسكن في سياقات غير تقليدية. سيكون اكتشاف قمر خارجي حول كوكب عائم بمثابة علامة فارقة في علم فلك الكواكب الخارجية. وفي الوقت نفسه، تعمل النماذج النظرية، مثل تلك التي قدمها فريق ميونيخ، على تحسين التوقعات حول مكان البحث عن علامات النشاط الجيولوجي أو الكيميائي.

الآثار المترتبة على البحث عن الحياة في الكون

يعزز العمل المنشور في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية أن تسخين المد والجزر يمكن أن يحافظ على ظروف مواتية لفترات مماثلة لتاريخ الحياة المعقدة على الأرض. تظهر أقمار الكواكب المتجولة كبيئات تستحق الاهتمام في التحقيقات الفلكية الحيوية المستقبلية.