تشير الأبحاث إلى أنه قد تكون هناك حياة غريبة على الكواكب الخارجية القريبة، ولكن ربما لا يزال معظمها في المرحلة الميكروبية

الملخص:

تشير دراسة جديدة إلى أن إمكانية تطور الحياة المعقدة على الكواكب الخارجية لا يعتمد فقط على مدة وجود الكوكب، ولكن أيضًا على مقدار طاقة التمثيل الضوئي التي تراكمت على مدار تاريخه الطويل. وقام فريق البحث بتحليل 29 كوكبا خارجيا بالقرب من النظام الشمسي قد يكون بها مياه سائلة، ويعتقد أن اثنين منها فقط ربما تطورا إلى ما بعد المرحلة التطورية الحالية للأرض، وربما وصلت الثلاثة الأخرى إلى فترة مشابهة لعصر الدهر الوسيط وحياة الديناصورات على الأرض. وبناء على ذلك، يرى الباحثون أن احتمال ظهور حضارات فضائية عالية التطور بالقرب من الأرض منخفض، لكنهم لم يستبعدوا وجودها.

أشرف على البحث كريس داوتي، أستاذ المعلوماتية البيئية في جامعة شمال أريزونا، ونشر في المجلة الدولية لعلم الأحياء الفلكي. ينظر الفريق إلى عملية التمثيل الضوئي على أنها "ساعة" تقيس تطور الحياة على الكوكب: حيث تحول عملية التمثيل الضوئي الضوء إلى طاقة كيميائية. كلما كان نمو النبات أكثر قوة، زادت الطاقة والمساحة البيئية التي يوفرها للحيوانات. لذلك، ربما يكون الكوكب الأصغر سنًا ولكن الأكثر دفئًا ورطوبة قد تطورت فيه حياة أكثر من كوكب أقدم ولكنه أكثر برودة وجفافًا.

استخدم الباحثون عملية تثبيت الكربون في الأرض كمرجع. في 3.2 مليار سنة قبل ظهور النباتات الوعائية الفعالة، ثبتت عملية التمثيل الضوئي للأرض إجماليًا تراكميًا يبلغ حوالي 2.4×10²⁵ جرام من الكربون. بعد ظهور النباتات الوعائية وقبل التطور البشري، تم تثبيت 7×10²⁵جم إضافية من الكربون. تحتوي النباتات الوعائية على أنسجة متخصصة لنقل الماء والمواد المغذية. استخدم فريق البحث هذا لمقارنة المستويات التاريخية لعملية التمثيل الضوئي على الأرض مع تلك الممكنة على الكواكب الأخرى.

وتعد الأقزام الحمراء أكثر النجوم شيوعا في مجرة ​​درب التبانة، وتعتبر الكواكب المحيطة بها أحد الأهداف المحتملة للبحث عن الحياة. ومع ذلك، فإن العديد من الكواكب تكون في حالة قفل المد والجزر، حيث يكون دائمًا نفس الجانب مواجهًا للنجم والجانب الآخر مواجهًا بعيدًا عن النجم. وأشار المؤلف المشارك في البحث مايكل جوفانلوك، الأستاذ المشارك في جامعة شمال أريزونا، إلى أنه إذا ظهرت حياة التمثيل الضوئي على هذه الكواكب، فإن مدة التمثيل الضوئي الخاصة بها قد تستمر أطول بمليارات السنين مما هي عليه على الأرض؛ ومع ذلك، نظرًا لقلة الضوء المتاح ومساحة سطح الكواكب التي يمكنها إجراء عملية التمثيل الضوئي قد تصل إلى النصف فقط، فقد يكون إجمالي عملية التمثيل الضوئي السنوي أقل. ويحاول الفريق أن يحدد كميا أي نوع من الكواكب هو الأكثر تقدما في تطور الحياة.

استنادًا إلى خريطة مناخ الكواكب الخارجية التي قام بمحاكاتها دينيس سيرجييف، المحاضر في جامعة بريستول، والجمع بين المتغيرات مثل درجة الحرارة والضوء وهطول الأمطار التي تؤثر على نمو النباتات على الأرض، قدر الباحثون مقدار نمو النباتات الذي قد تكون الكواكب المختلفة قد أنتجته في تاريخها وتكهنوا بالمراحل التطورية للحياة. ويعتبر TRAPPIST-1e، الذي يبعد حوالي 40 سنة ضوئية عن الأرض، أحد هذه الحالات. على الرغم من أنها أقدم من الأرض بمليارات السنين، إلا أن النماذج تقدر أنها عزلت 21% فقط من إجمالي الكربون الموجود على الأرض طوال حياتها.

قال كاميرون هراباك، المؤلف المشارك في البحث وخريج جامعة أريزونا الشمالية، إن هذا المستوى أقل حتى من كمية الكربون الثابتة على الأرض قبل تطور النباتات الوعائية الفعالة، لذلك يتوقع فريق البحث أن الحياة على TRAPPIST-1e ربما لا تزال في المرحلة الميكروبية، متخلفة عن الأرض. ومع ذلك، يمكن للأغلفة الجوية الكوكبية أن تغير المناخ وقدرات التمثيل الضوئي بشكل كبير، مما يؤثر على التقديرات النموذجية للمراحل التطورية. قد توفر الملاحظات المستقبلية من تلسكوب جيمس ويب الفضائي بيانات جوية للمساعدة في مراجعة التوقعات. تفترض الحسابات الحالية أيضًا أن الحياة موجودة وتتطور تقريبًا كما هي على الأرض.

في الكواكب التي يتوقع فريق البحث أنها قد تكون خارج نطاق تثبيت الكربون على الأرض والمراحل التطورية، غالبًا ما يكون هطول الأمطار هو العامل الرئيسي الذي يحد من نمو النبات. قد يكون نمو النباتات على الأرض محدودًا بالضوء أو درجة الحرارة أو هطول الأمطار. على سبيل المثال، على الرغم من أن الصحارى لديها الكثير من أشعة الشمس، إلا أنها غير قادرة على دعم النباتات الكثيفة بسبب نقص المياه. ستؤثر هذه الاختلافات البيئية أيضًا على الكائنات الحية التي يمكن أن تزدهر. ويتوقع الباحثون أنه إذا ظهرت حياة ذكية على هذه الكواكب الخارجية، فإن بيئتها البيئية قد تكون أشبه بالصحراء أو المناطق المعتدلة. ربما تطور البشر أيضًا في غابات السافانا حيث حد هطول الأمطار من نمو النباتات. استعار دوتي استعارة من أعمال الثقافة الشعبية ليقول إن البيئة البيئية التي توجد بها مثل هذه الحياة الغريبة قد تكون أشبه بـ "Dune" أكثر من "Avatar".