يقترح بحث أجراه علماء من الولايات المتحدة واليابان نموذجا جديدا للبحث عن كواكب محتملة صالحة للسكن.

ونظرا لأن القمر مهم جدا للحياة على الأرض، يعتقد العلماء أن القمر قد يكون ميزة مفيدة محتملة في إيواء الحياة على الكواكب الأخرى.

ومعظم الكواكب لها أقمار، لكن قمر الأرض مميز في أنه كبير مقارنة بحجم الأرض، ونصف قطره أكبر من ربع قطر الأرض، وهي نسبة أكبر بكثير من معظم الأقمار بالنسبة لكواكبها.

ويتمتع القمر بأهمية كبيرة في جعل الأرض الكوكب الذي نعرفه اليوم، بدءا من التحكم في المد والجزر وطول النهار، بما يؤثر على الدورات البيولوجية لأشكال الحياة على كوكبنا، وصولا إلى تثبيت محور دوران الأرض، ما يوفر بيئة مثالية للحياة لتتطور وتزدهر.

وهذا ما دفع العلماء للاعتقاد بأن البحث عن الكواكب الخارجية ذات الأقمار الخارجية هو أفضل طريقة للعثور على علامات تدل على وجود الحياة في أماكن أخرى من الكون.

وترى ميكي ناكاجيما، الأستاذة المساعدة لعلوم الأرض والبيئة بجامعة روتشستر، أن هذا التمييز مهم.

وفي الدراسة الجديدة التي نُشرت في مجلة Nature Communications، قامت ناكاجيما وزملاؤها في معهد طوكيو للتكنولوجيا وجامعة أريزونا بفحص تكوينات القمر واستنتجوا أن أنواعا معينة فقط من الكواكب يمكن أن تشكل أقمارا كبيرة بالنسبة للكواكب المضيفة.

وتوضح ناكاجيما: “من خلال فهم تكوينات القمر، يكون لدينا قيد أفضل على ما نبحث عنه عند البحث عن كواكب شبيهة بالأرض. نتوقع أن تكون الأقمار الخارجية (الأقمار التي تدور حول كواكب خارج نظامنا الشمسي) في كل مكان، لكننا لم نؤكد أي شيء حتى الآن. وستكون قيودنا مفيدة لعمليات الرصد المستقبلية”.

أصل قمر الأرض
يعتقد العديد من العلماء تاريخيا أن قمر الأرض الكبير نتج عن تصادم بين الأرض البدائية – الأرض في مراحل تطورها الأولى – مع جرم سماوي كبير بحجم المريخ، منذ نحو 4.5 مليار سنة.

وأدى الاصطدام إلى تكوين قرص من المواد حول الأرض، والذي شكّل في النهاية القمر.

ومن أجل معرفة ما إذا كانت الكواكب الأخرى يمكن أن تشكل أقمارا كبيرة مماثلة، أجرت ناكاجيما وزملاؤها محاكاة تأثير على الكمبيوتر، مع عدد من الكواكب الصخرية الافتراضية التي تشبه الأرض والكواكب الجليدية ذات الكتل المتفاوتة.

وكانوا يأملون في تحديد ما إذا كانت التأثيرات المحاكاة ستؤدي إلى تبخير جزئي لللمواد في الأقراص، مثل القرص الذي شكل قمر الأرض.

ووجد الفريق أن الكواكب الصخرية التي يزيد حجمها عن ستة أضعاف كتلة الأرض (6M) والكواكب الجليدية الأكبر من كتلة أرضية واحدة (1M) تنتج أقراصا تتبخر بشكل كامل- وليس جزئيا، وهذه الأقراص كاملة التبخر غير قادرة على تكوين أقمار كبيرة.

وتقول ناكاجيما: “وجدنا أنه إذا كان الكوكب ضخما جدا، فإن هذه التأثيرات تنتج أقراصا كاملة التبخر لأن التأثيرات بين الكواكب الضخمة تكون عموما أكثر نشاطا من تلك الموجودة بين الكواكب الصغيرة”.

وبعد الاصطدام الذي ينتج عنه قرص متبخر، بمرور الوقت، يبرد القرص ويظهر القمر الصغير السائل (اللبنات الأساسية للقمر).

وفي قرص كامل التبخير، تتعرض الأقمار الصغيرة النامية لسحب غاز قوي من البخار، وتسقط على الكوكب بسرعة كبيرة. في المقابل، إذا تبخر القرص جزئيا فقط، فإن القمر الصغير لا يشعر بمثل هذا السحب القوي للغاز.

وتوضح ناكاجيما: “نتيجة لذلك، نستنتج أن القرص كامل التبخر غير قادر على تكوين أقمار كبيرة بشكل جزئي. ويجب أن تكون كتل الكواكب أصغر من تلك العتبات التي حددناها من أجل إنتاج مثل هذه الأقمار”.

البحث عن كواكب شبيهة بالأرض
تعد القيود التي حددتها ناكاجيما وزملاؤها مهمة لعلماء الفلك الذين يستكشفون كوننا، حيث اكتشف العلماء الآلاف من الكواكب الخارجية والأقمار الخارجية المحتملة، لكنهم لم يكتشفوا بعد بشكل قاطع قمرا يدور حول كوكب خارج نظامنا الشمسي.

وقد يمنحهم هذا البحث فكرة أفضل عن المكان الذي يبحثون فيه.

وبحسب ناكاجيما: “يركز البحث عن الكواكب الخارجية عادة على كواكب أكبر من ستة كتل أرضية. إننا نقترح بدلا من ذلك أن ننظر إلى الكواكب الأصغر لأنها ربما تكون مرشحة بشكل أفضل لاستضافة أقمار كبيرة بشكل جزئي”.