احتل الكوكب خارج الطاقة الشمسية المعروف باسم Proxima b مكانًا خاصًا في العقل العام منذ الإعلان عن وجوده في أغسطس من عام 2016. وباعتباره أقرب كوكب خارجي إلى نظامنا الشمسي ، فقد أثار اكتشافه أسئلة حول إمكانية استكشافه في المستقبل غير البعيد. والأكثر إثارة هي الأسئلة المتعلقة بقابليتها للسكن.
على الرغم من الدراسات العديدة التي حاولت الإشارة إلى ما إذا كان الكوكب يمكن أن يكون مناسبًا للحياة كما نعرفها ، لم يتم إنتاج أي شيء نهائي. لحسن الحظ ، اتخذ فريق من الفيزياء الفلكية من جامعة إكستر - بمساعدة خبراء الأرصاد الجوية من مكتب الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة - الخطوات الأولية الأولى لتحديد ما إذا كان Proxima b لديه مناخ صالح للسكن.
بحسب دراستهم التي ظهرت مؤخراً في المجلة الفلك والفيزياء الفلكية، أجرى الفريق سلسلة من عمليات المحاكاة باستخدام أحدث طراز من Met Office Unified Model (UM). تم استخدام هذا النموذج العددي لعقود لدراسة الغلاف الجوي للأرض ، مع تطبيقات تتراوح من التنبؤ بالطقس إلى آثار تغير المناخ.
باستخدام هذا النموذج ، قام الفريق بمحاكاة ما سيكون عليه مناخ Proxima b إذا كان له تكوين جوي مشابه للأرض. كما أجروا عمليات محاكاة لما سيكون عليه الكوكب إذا كان له جو أبسط - يتكون من النيتروجين بكميات ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون. أخيرًا ، وليس آخرًا ، قاموا بعمل اختلافات في مدار الكوكب.
على سبيل المثال ، بالنظر إلى مسافة الكوكب من شمسه - 0.05 AU (7.5 مليون كيلومتر ؛ 4.66 مليون ميل) - كانت هناك أسئلة حول الخصائص المدارية للكوكب. من ناحية ، يمكن أن يكون مغلقًا بشكل مؤقت ، حيث يواجه وجه واحد باستمرار نحو Proxima Centauri. من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون الكوكب في صدى مداري 3: 2 مع شمسها ، حيث يدور ثلاث مرات على محوره لكل مدارين (مثل تجارب عطارد مع شمسنا).
في كلتا الحالتين ، سيؤدي ذلك إلى تعرض جانب واحد من الكوكب إلى قدر كبير من الإشعاع. بالنظر إلى طبيعة النجوم القزمة الحمراء من النوع M ، والتي تكون متغيرة للغاية وغير مستقرة مقارنة بأنواع أخرى من النجوم ، فإن الجانب المواجه للشمس سيشع بشكل دوري. أيضا ، في كل من السيناريوهات المدارية ، سيكون الكوكب عرضة لتغيرات كبيرة في درجة الحرارة تجعل من الصعب وجود الماء السائل.
على سبيل المثال ، على كوكب محكم المد ، من المحتمل أن تتجمد غازات الغلاف الجوي الرئيسية على الجانب المواجه ليلا ، مما سيترك منطقة ضوء النهار مكشوفة وجافة. وعلى كوكب له رنين مداري 3: 2 ، من المرجح أن يستمر يوم شمسي واحد لفترة طويلة جدًا (يوم شمسي على عطارد يدوم 176 يومًا أرضيًا) ، مما يتسبب في جعل أحد الجانبين ساخنًا جدًا وجافًا في الجانب الآخر شديد البرودة وجافة.
من خلال أخذ كل هذا في الاعتبار ، سمحت محاكاة الفريق ببعض المقارنات الحاسمة مع الدراسات السابقة ، ولكنها سمحت أيضًا للفريق بالوصول إلى أبعد من ذلك. وكما أوضح الدكتور إيان بوتل ، زميل الجامعة الفخرية في جامعة إكستر والمؤلف الرئيسي للورقة ، في بيان صحفي للجامعة:
"نظر فريق البحث في عدد من السيناريوهات المختلفة للتكوين المداري المحتمل لكوكب الأرض باستخدام مجموعة من المحاكاة. بالإضافة إلى دراسة كيفية تصرف المناخ إذا كان الكوكب "مغلقًا بشكل مقيد" (حيث يكون يومًا واحدًا بنفس طول عام واحد) ، نظرنا أيضًا في كيفية دوران مدار مماثل لعطارد ، والذي يدور ثلاث مرات على محوره كل مدارين حول الشمس (رنين 3: 2) سيؤثر على البيئة ".
في النهاية ، كانت النتائج مواتية تمامًا ، حيث وجد الفريق أن Proxima b سيكون له مناخ مستقر بشكل ملحوظ مع أي من الجو وفي أي من التكوين المداري. بشكل أساسي ، أظهرت محاكاة برمجيات UM أنه عندما يتم حساب كل من الغلاف الجوي وكلا من تكوينات الرنين المقفل بشكل كبير و 3: 2 ، ستظل هناك مناطق على هذا الكوكب حيث كان الماء قادرًا على الوجود في شكل سائل.
وبطبيعة الحال ، أدى مثال الرنين 3: 2 إلى وقوع مناطق أكثر جوهرية من الكوكب تقع ضمن نطاق درجات الحرارة هذا. ووجدوا أيضًا أن مدارًا غريب الأطوار ، حيث اختلفت المسافة بين الكوكب و Proxima Centauri إلى درجة كبيرة على مدار فترة مدارية واحدة ، سيؤدي إلى زيادة أخرى في قابلية السكن المحتملة.
وكما قال الدكتور جيمس مانرز ، زميل آخر في الجامعة الفخرية وأحد المؤلفين المشاركين في الورقة:
"إحدى السمات الرئيسية التي تميز هذا الكوكب عن الأرض هي أن الضوء من نجمه يقع في الغالب في الأشعة تحت الحمراء القريبة. تتفاعل ترددات الضوء هذه بشكل أقوى بكثير مع بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مما يؤثر على المناخ الذي يظهر في نموذجنا ".
بالطبع ، يجب القيام بالمزيد من العمل قبل أن نفهم حقًا ما إذا كان هذا الكوكب قادرًا على دعم الحياة كما نعرفها. بالإضافة إلى إرضاء آمال أولئك الذين يرغبون في رؤيتها مستعمرة في يوم من الأيام ، فإن الدراسات حول ظروف Proxima b ذات أهمية قصوى أيضًا في تحديد ما إذا كانت حياة السكان الأصليين موجودة أم لا في الوقت الحالي.
ولكن في غضون ذلك ، فإن دراسات كهذه مفيدة للغاية عندما يتعلق الأمر بتوقع أنواع البيئات التي قد نجدها على الكواكب البعيدة. كما أشار الدكتور ناثان ماين - القيادي العلمي في نمذجة الكواكب الخارجية في جامعة إكستر ومؤلف مشارك في الورقة - إلى أن الدراسات المناخية من هذا النوع يمكن أن يكون لها تطبيقات للعلماء هنا في المنزل.
وقال "مع المشروع الذي لدينا في إكستر ، نحن نحاول ليس فقط فهم التنوع المربك إلى حد ما للكواكب الخارجية التي يتم اكتشافها ، ولكن أيضًا استغلال هذا لتحسين الأمل في فهمنا لكيفية تطور مناخنا". والأكثر من ذلك ، أنه يساعد على توضيح كيف يمكن استخدام الظروف هنا على الأرض للتنبؤ بما قد يكون موجودًا في البيئات الشمسية.
في حين أن هذا قد يبدو مركزًا قليلاً على الأرض ، فمن المعقول تمامًا أن نفترض أن الكواكب في أنظمة النجوم الأخرى تخضع لعمليات وميكانيكية مشابهة لما رأيناه على الكواكب الشمسية. وهذا شيء يضطرنا دائمًا إلى القيام به عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الكواكب الصالحة للحياة والحياة خارج نظامنا الشمسي. حتى نتمكن من الذهاب إلى هناك مباشرة ، سنضطر إلى قياس ما لا نعرفه بما نقوم به.
