سيوفر مرصد العوالم الصالحة للسكن المبتكر طرقًا لاكتشاف علامات الحياة على الكواكب الأخرى.
على الرغم من إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي قبل عامين فقط، إلا أن وكالة ناسا تضع أعينها بالفعل على تلسكوبها الفضائي الرائد التالي، والمعروف باسم مرصد العوالم الصالحة للسكن (HWO). في حين أن الأداة الجديدة لا تزال في مراحل التخطيط وقد لا يتم إطلاقها فعليًا قبل اثنتي عشرة سنة على الأقل، فإن علماء الفلك متحمسون بالفعل بشأن إمكاناتها. قد يكشف التلسكوب الجديد أخيرًا ما إذا كانت الحياة موجودة في عوالم خارج نظامنا الشمسي.
يقول Mark Clampin مدير قسم الفيزياء الفلكية في مقر وكالة ناسا في واشنطن، إن أي اكتشاف للحياة على كوكب خارج المجموعة الشمسية - كوكب يدور حول نجم آخر غير شمسنا - سيكون "لحظة محورية للبشرية"، "لأننا، أخيرًا، سنكتشف الحياة على كوكب خارج المجموعة الشمسية". اعلم أننا لسنا وحدنا في الكون."
تم اقتراح مرصد العوالم الصالحة للسك (HWO) لأول مرة كجزء من المسح العقدي للأكاديمية الوطنية للعلوم حول علم الفلك والفيزياء الفلكية 2020، وهي خريطة طريق مدتها عشر سنوات تحدد أهم الأهداف لمجتمع علم الفلك. على عكس ويب، الذي يجمع في المقام الأول ضوء الأشعة تحت الحمراء، سيعمل HWO في الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، حتى لا يكرر قدرات التلسكوب الآخر. لكن سيكون لدى HWO وWebb شيء مشترك: سيكونان "جيرانًا"، حيث ستتخذ الأداة الجديدة في النهاية موقعًا عند ما يسمى بنقطة L2 Lagrange، وهو موقع مستقر على بعد حوالي 930 ألف ميل "خلف" الأرض، كما يُرى من الشمس. على عكس ويب، سيتم تصميم مرصد العوالم الصالحة للسكن بحيث يمكن خدمته آليًا في المستقبل، مما قد يؤدي إلى إطالة مدة مهمته وتقليل التكاليف على المدى الطويل. وستكون الميزانية الفعلية للتلسكوب متروكة للكونجرس، لكن المسح العقدي يشير إلى رقم يبلغ حوالي 11 مليار دولار. وبافتراض حصولها على التمويل، سيتم إطلاق HWO في وقت ما في أواخر ثلاثينيات أو أوائل أربعينيات القرن الحالي.
التحدي الرئيسي في دراسة الكواكب الخارجية هو أن الضوء الصادر من النجم المضيف يطغى على الضوء الضعيف المنعكس من سطح الكوكب. الحل القياسي هو استخدام جهاز يسمى كوروناغراف. تم تصميم الكوروناغراف الموجود داخل التلسكوب نفسه لحجب الضوء الصادر عن النجم بحيث يمكن تسجيل الضوء الأضعف من أي كواكب قريبة. لدى ويب جهاز كوروناغراف، وقد قام بالفعل بتصوير العديد من الكواكب الخارجية، لكنه يفتقر إلى القدرة على تصوير عوالم صخرية صغيرة مشابهة لعالمنا.
ما يريد العلماء حقًا العثور عليه هو كواكب شبيهة بالأرض تدور داخل ما يسمى بالمنطقة الصالحة للسكن لنجمها المضيف، مما يعني أن درجة الحرارة تسمح بوجود الماء السائل على سطح الكوكب. لتصوير هذه العوالم الصغيرة بشكل مباشر، لا يكفي رسم الإكليل في حد ذاته. وذلك لأن الطبيعة الموجية للضوء تعني أن بعض الضوء الزائد من النجم المضيف سوف ينسكب دائمًا عبر الإكليل، مما يؤدي إلى تدهور الصورة. ولمواجهة هذا التأثير، سيتطلب HWO بصريات دقيقة يمكن أن تتفوق حتى على تلك الخاصة بـ Webb. سيستخدم التلسكوب الجديد مرايا يمكن أن تتشوه تلقائيًا، بشكل طفيف جدًا، في الوقت الفعلي، لتقليل تأثير الضوء الشارد الذي يتجاوز الكوروناغراف. يقول كلامبين إن ذلك سيتطلب التحكم في موضع سطح المرآة في حدود عشرات البيكومترات. البيكومتر الواحد هو جزء من تريليون من المتر، وهو أصغر من قطر الذرة النموذجية. ويجري بالفعل تطوير هذه التكنولوجيا لاستخدامها في مهمة أخرى، وهي تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي، وهو تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء مصمم لدراسة البنية الكونية والطاقة المظلمة، ومن المقرر إطلاقه في وقت لاحق من هذا العقد.
لكن مرصد العوالم الصالحة للسكن لن يقوم فقط بتسجيل الصور. سيكون أحد الأهداف الأساسية للأداة الجديدة هو استخدام مقياس الطيف لتقسيم الضوء من هذه العوالم البعيدة إلى طيف، والذي يمكن بعد ذلك تحليله بحثًا عن إشارات محددة مرتبطة بمواد كيميائية معينة في الغلاف الجوي للكوكب. وقد تشير بعض هذه المواد الكيميائية، المعروفة باسم المؤشرات الحيوية، إلى وجود شيء حي على سطح الكوكب.
أحد المنافسين الواضحين للمؤشرات الحيوية هو وجود الأكسجين. لكن الأكسجين في حد ذاته لا يشير تلقائيا إلى الحياة، كما توضح Eliza Kemptonعالمة الفلك في جامعة ميريلاند والمتخصصة في الكواكب الخارجية. وتقول: "يمكنك إنتاج الأكسجين في الغلاف الجوي بكميات كبيرة، حتى لو لم تكن هناك حياة، فقط من خلال الكيمياء الأساسية".
تقول Lisa Kalteneggerعالمة الفلك بجامعة كورنيل، إن الإستراتيجية الجيدة هي التركيز على مجموعات محددة من الغازات، مثل الأكسجين والميثان، على سبيل المثال. ومع ذلك، فإن تحديد الإشارة كدليل على الحياة أمر صعب، لأن كلا الغازين يمكن أيضًا تفسيرهما من خلال عمليات غير بيولوجية. على سبيل المثال، يمكن للبراكين والفتحات الحرارية المائية أن تنتج غاز الميثان، ويمكن للإشعاع أن يقسم جزيئات الماء، وينتج الأكسجين. ومع ذلك، فإن العثور على كوكب يحتوي على كل من الميثان والأكسجين في نفس الوقت قد يشير إلى أن هناك شيئًا ما يحدث على سطح الكوكب ويستمر في تجديد إمدادات كلا الغازين. على كوكبنا، تنتج النباتات الأكسجين بينما تنتج الحيوانات غاز الميثان.
إن العثور على هذا المزيج من الميثان والأكسجين لن يكون بالأمر السهل، لكنه بالتأكيد سيثير الدهشة، كما يقول Kaltenegger، الذي يدير أيضًا معهد كارل ساجان في جامعة كورنيل. "إذا كان لديك كوكب ضمن المنطقة الصالحة للسكن، ثم رأيت هذا المزيج من الأكسجين والميثان، أود أن أقول، حسنًا، ليس لدينا أي تفسير آخر لذلك، بخلاف الحياة".
يمكن أن يكون الماء أيضًا دليلًا مهمًا، ولكن كما هو الحال مع الأكسجين، فإن الماء في حد ذاته سيكون غامضًا. إن الجمع بين الماء - الذي يمكن اكتشافه كبخار ماء في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية - والغازات الرئيسية الأخرى من شأنه أن يقدم أقوى حالة لوجود الحياة.
يقول Kaltenegger إنه إذا وجد علماء الفلك مثل هذه الإشارة على كوكب واحد خارج المجموعة الشمسية، فسيغير ذلك قواعد اللعبة. "إذا وجدنا كوكبًا آخر به علامات الحياة، فهذا يخبرك أن الكون يعج بالحياة. على الأقل بالنسبة لي، هذا من شأنه أن يحدث ثورة في نظرتي للعالم.
على الرغم من حماسة علماء الفلك، إلا أنهم يدركون تمامًا أن المؤشرات المفترضة للحياة خارج الأرض قد تم المبالغة فيها في الماضي، مما أدى إلى خيبة أمل الجمهور. وربما يتذكر أولئك الذين كانوا موجودين في التسعينيات "النيزك المريخي" الشهير، الذي من المفترض أنه يحتوي على كائنات حية مجهرية متحجرة، أو يزعمون في الآونة الأخيرة أن مادة الفوسفين الكيميائية، التي ربما تكون مرتبطة بالحياة، تم اكتشافها في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. وفي النهاية، لم تصمد هذه الادعاءات وغيرها الكثير.
يحذر Kempton قائلاً: "كانت هناك هذه الادعاءات الكبيرة التي تجعل الأمر يبدو وكأننا وجدنا حياة خارج الأرض". "لذا فإن الهدف الكبير للمجتمع العلمي في هذه المرحلة هو معرفة كيفية مشاركة الرسائل بشكل صحيح. لا نريد أن يفكر الناس قائلين: "أوه، لقد وجدنا الحياة"، ثم يتعين علينا سحبها مرة أخرى".
ومع ذلك، فهي تعتقد أن المخاطر كبيرة جدًا لدرجة أن هذا المسعى يستحق المتابعة، وقد يكون التلسكوب مثل مرصد العوالم الصالحة للسكن هو أفضل رهان لدينا لتسوية بعض الأسئلة القديمة. "هل ظهرت الحياة مرة واحدة فقط في الكون هنا على الأرض، ونحن محظوظون جدًا ومميزون بشكل مدهش؟" يقول Kempton. "أم أن هذا يحدث بانتظام من خلال العمليات الطبيعية التي تتكشف على الكثير من الكواكب، وهناك جميع أنواع الحياة هناك؟"
من المؤكد أننا إذا وجدنا حياة خارج الأرض، فمن المرجح أن تكون كائنًا لزجًا يشبه الطحالب أكثر بكثير من أي شيء يمكن أن نجري معه محادثة - ففي نهاية المطاف، ازدهرت الطحالب والبكتيريا على كوكبنا لمليارات السنين قبل ذلك. جاءت الثدييات الأولى. ومع ذلك، فإن مثل هذا الاكتشاف من شأنه أن يلقي مكاننا في الكون في ضوء جديد. "من لم ينظر إلى السماء ليلاً في وقت أو آخر ويتساءل: هل نحن وحدنا؟" يفكر Clampin. "هل هناك أشكال حياة أخرى هناك؟"
التعليقات