مصطلح الأرض الفائقة أو super Earth
يُطلق على الكواكب التي خارج مجموعتنا الشمسية والتي لها ضعفيّ حجم كوكبنا الأرض أو حتى عشرة أضعاف الحجم ، لو كانت الأرض بضعف حجمها الحالي لكانت الجاذبية أقوى ولكن ليس بمقدار الضعف .
منذ ما يقرب من أربع سنوات ، تحركت مركبة الفضاء كبلر التابعة لناسا عبر الفضاء ، لترصد الجهة القريبة من المجرة. رصدت أكثر من 150,000 نجم ، بحثًا عن كواكب خارجية تتبع أنظمة شمسية أخرى وتكون قريبة من حجم الأرض. المهمة لم تفشل ؛ وعثرت المركبة كبلر على كواكب لا حصر لها من التي يُطلق عليها تسمية الأرض الفائقة .
قد تذكرك هذه الكواكب البعيدة بموطننا الأرض – فهي صخرية ، و أصغر من الكواكب الغازية العملاقة ، وتقع بالقرب من نجومها وتتميز بغلاف رقيق نسبيًا. لكنها أكبر بكثير من الكوكب الأزرق: كواكب الأرض الفائقة هذه لها حجم أكبر مرتين إلى 10 أضعاف حجم الأرض.
نظرًا لوجود عدد كبير من كواكب الأرض الفائقة ، فإنه يطرح السؤال التالي:
ما الذي سيحدث لكوكبنا إذا كان حجمه يبلغ ضعفين أو حتى عشرة أضعاف الحجم الحالي؟
كان من الممكن أن تكون الأرض وغيرها من كواكب نظامنا الشمسي كواكب فائقة بأحجام كبيرة ، كما قال ميكي روزنتال ، طالب الدكتوراه الذي يدرس تكوين الكواكب في جامعة كاليفورنيا ، في لقاءه مع موقع live science ، وقال روزنثال إن إحدى الفرضيات هي أن كوكب المشتري وبسبب ضخامته فإنه قطع الطريق على النيازك والشهب والاجسام الفضائية الكونية للوصول إلى هذه الكواكب .
بغض النظر عن سبب كتلة و حجم الأرض الحاليين ، فإنه لا توجد طريقة لمعرفة حقيقة ما سيحدث للأرض لو كانت فائقة بحجم ضخم. لكن لدى العلماء بعض الأفكار بناءً على ما تعلموه من الكواكب الخارجية عن نظامنا الشمسي.
بشكل مبدأي ، فإن الأجسام ستكون أقصر ، أنت و جبل إفرست وكل شجرة في متنزه سيكويا الوطني بكاليفورنيا – لأنه إذا قمت بزيادة حجم الكوكب مع الإبقاء على كل شيء آخر على حاله ، تزداد الجاذبية. وأنه إذا كان حجم الأرض ضعف حجمها ، فستكون أثقل ، لأن قوة الجاذبية تزداد مع زيادة كثافة الكوكب وزيادة نصف القطر. سوف يتطلب الأمر مزيدًا من الطاقة لمقاومة سحب الجاذبية ، وبالتالي فإن الأبنية التي لدينا اليوم لن تكون قوية بما يكفي للاستقامة على ارتفاعاتها الشاهقة كما هي اليوم.
يقول روري بارنز Rory Barnes ، الفيزيائي الذي يدرس قابلية الكوكب للسكن ، يقول لـ Live Science ، أنه بوجود كوكب أكبر وحقل جاذبية أقوى ، ستواجه الأرض المزيد من التصادمات. وباعتباره كوكبًا فائقا ، فإن قوة الجاذبية الأرضية الأكبر ستكون فعالة أكثر لجذب المزيد من النيازك و الكويكبات ، وبالتالي فإن اصطدامات مصيرية ستصبح مصدر قلق أكثر مما هي عليه الآن.
على سبيل المثال ، إذا كانت الأرض الفائقة الافتراضية أكبر من التي عليه الآن ، فإن حجمها الحالي قد يصل إلى 10 أضعاف كتلتها الحالية ، وقد تبدأ التغييرات الدراماتيكية في باطن الأرض. سيكون اللب الحديدي وطبقة الوشاح السائلة أكبر بعشر مرات ، ومع زيادة الجاذبية على كتلة أكبر ، سيزداد الضغط تحت سطح الأرض وبالتالي بطء حركة اللب الحديدي أو حتى تصلّبه وتوقفه عن الحركة.
في الوقت الحالي ، فإن التيارات الناقلة في طبقة الوشاح السائل جزئيا هي التي تولّد المجال المغناطيسي للأرض. يقول بارنز إنه إذا تصلّبت النواة ، فستتوقف التيارات وبالتالي يضعف المجال المغناطيسي أو يتوقف ، يقول بارنز إن تلاشى أو اختفاء المجال المغناطيسي سيكون سيئًا للغاية للحياة على الأرض.
وأشار بارنز إلى أن مجالنا المغنطيسي “يحمي الحياة على كوكب الأرض من ضرر الفضاء”. وبدونه، يمكن للجزيئات المشحونة التي بالفضاء ، وتسمى أيضًا بالعواصف الشمسية ، يمكن لها أن تصطدم بالأرض. وبالتالي يمكن أن تسبب جميع أنواع المشاكل ، بما في ذلك تفتيت الحمض النووي وزيادة خطر الإصابة بالسرطان.
أشار بارنز أيضًا إلى أن المساحة الداخلية الأكبر قد تجعل الأرض الفائقة نشطة بركانيًا أكثر مما هي عليه الآن. مع زيادة نصف قطر الكوكب ، هناك طاقة أكبر في الداخل وأماكن أقل لهذه الطاقة للهروب. وقال إن المزيد من الانفجارات البركانية لن تكون مفاجئة. و الصفائح التكتونية أيضا ستكون مختلفة. لكن التأثير الدقيق لا يزال سؤالا مفتوحا . قد يكون الوشاح الأكبر أكثر سخونة ، مما قد يسبب تيارات حمل ناقلة أكثر قوة من شأنها دفع الألواح حولها. في المقابل ، من المحتمل أنه تحت الضغط العالي ، سيتم احتراق القشرة تمامًا ولن تكون الصفائح التكتونية موجودة على الإطلاق.
استنادًا إلى كواكب الأرض الفائقة التي وجدها العلماء حتى الآن ، لا يمكننا أن نكون على يقين من أن الأرض ستكون صالحة للسكن لو كانت أرضًا خارقة. تلسكوب الفضاء كبلر كان أفضل في الكشف عن الكواكب التي هي قريبة من نجومها – أقرب من الأرض للشمس بكثير. معظم كواكب الأرض الفائقة المعروفة بالعلم تكون قريبة من نجمها تقريبًا مثل عطارد إلى شمسنا.
يقول هالك شليتينج Hilke Schlichting ، أستاذ مشارك في الفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: أن الأرض ستحتاج إلى مدار 100 يوم حول الشمس. قد يكون هذا المدار صالحًا للسكن في أنظمة ذات نجم أصغر من الشمس ، ولكن إذا كانت أرضنا قريبة من شمسنا ، فستتبخر كل المياه الموجودة على كوكب الأرض ، على حد تعبير شليتينج.
وبعبارة أخرى ، ستكون الأرض خارج المنطقة الصالحة للسكن ، وستصبح كوكبًا بخارًيا!
وقال رودريغو لوغر Rodrigo Luger ، باحث بمركز سيمون لمؤسسة الفيزياء الفلكية الحاسوبية في مدينة نيويورك ، إنه من المثير للدهشة أن العديد من كواكب الأرض الفائقة المكتشفة حتى الآن تبدو غنية بالمياه ، مثل عوالم المياه بأكملها. وقال إنه من المحتمل أن تكون هذه الكواكب مكونة من قطع كبيرة من الجليد ثم هاجرت بعد ذلك بالقرب من نجومها ، مما دفع الجليد إلى الذوبان.
ومع ذلك ، قد لا تكون هذه الكواكب صالحة للسكن ، حيث تهبط محيطاتها العميقة إلى طبقة جليدية صلبة. لا يتشكل هذا الجليد من خلال درجات الحرارة المنخفضة ، ولكن بسبب الضغط الشديد للمحيط فائق العمق ، والذي يدفع جزيئات الماء إلى التحول للحالة الصلبة. تحجب هذه الطبقة الجليدية أي تفاعل بين الغلاف الجوي وداخل الكوكب ، مما يعني عدم وجود دورة كربون (وهي عملية يتم فيها تدوير الكربون من خلال الغلاف الجوي والمحيطات والقشرة) أو عدم وجود تبادل للمعادن (والذي ينظم درجة حرارة الأرض على المدى الطويل عبر تفاعل بين الغلاف الجوي والوشاح) ، وفقا لرودريغو لوغر. فإن هذا على الأقل لا يعزز قابلية عيش الحياة كما نعرفها.
والحقيقة هي أن العلماء لديهم أسئلة حول الأرض الفائقة أكثر من إجاباتهم. يقول لوغر ، إننا لا نفهم تمامًا فيزياء المنطقة الداخلية للأرض ، و بشكل أقل للكواكب المشابهة في كثير من النظم الشمسية. لا نعرف ماذا سيحدث إذا كانت الأرض فائقة أو أقرب من الشمس. لكن ، حتى وقتنا هذا ، يبدو من حسن الحظ أننا لا نعيش على كوكب يمثل أيًا من هذه الأشياء.
مصادر:
What if Earth were a super-Earth?
Reborn Kepler Can Still Find Planets
VILLAIN IN DISGUISE: JUPITER’S ROLE IN IMPACTS ON EARTH
New insight into Earth’s crust, mantle and outer core interactions