ربما تكون “الكواكب الفائقة” الشمسية أقوى بملايين المرات من أي شيء اليوم قد أشعلت الحياة على الأرض
توصلت دراسة جديدة إلى أن الحياة على الأرض يمكن أن تكون قد نشأت عن كثرة الكواكب الفائقة من شمس فتيّة شديدة النشاط.
من خلال إطلاق الجسيمات المشحونة الموجودة في الرياح الشمسية مع مزيج من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي المبكر للأرض ، وجد العلماء أن المكونات مجتمعة تشكل كميات كبيرة من الأحماض الأمينية والأحماض الكربوكسيلية – اللبنات الأساسية للبروتينات وجميع أشكال الحياة العضوية.
كان العلماء في حيرة من أمرهم بشأن الظروف التي أدت إلى نشوء الحياة على الأرض منذ القرن التاسع عشر ، عندما تم التكهن بأن الحياة ربما تكون قد بدأت في حساء كيميائي بدائي يُشار إليه باسم “البركة الصغيرة الدافئة”. في الخمسينيات من القرن الماضي ، أظهرت التجارب التي عرّضت مزيجًا غازيًا من الميثان والأمونيا والماء والهيدروجين الجزيئي إلى البرق الاصطناعي أن 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة تكونت من هذه العملية.
متعلق ب: تم اكتشاف لبنة أساسية للحياة على كويكب بعيد ريوجو – ويمكن أن يفسر كيف بدأت الحياة على الأرض
لكن في السنوات التي تلت ذلك ، كانت الصورة معقدة. وجد العلماء أن الغلاف الجوي المبكر للأرض كان مليئًا بكمية أقل من الأمونيا والميثان مما كان يعتقد سابقًا ، ومزيدًا من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي – وكلاهما غازان يستهلكان طاقة أكبر بكثير للتحلل مما يمكن أن يوفره البرق وحده.
الآن ، دراسة جديدة نشرت في 28 أبريل في المجلة حياة (يفتح في علامة تبويب جديدة)، استخدم مسرع الجسيمات لاكتشاف أن الأشعة الكونية من الكواكب الفائقة النشيطة يمكن أن توفر الانطلاق الضروري للحياة على الأرض.
“يتجاهل معظم المحققين المجرة الأشعة الكونية لأنها تتطلب معدات متخصصة ، مثل مسرعات الجسيمات ، “مؤلف الدراسة الرئيسي كنسي كوباياشي (يفتح في علامة تبويب جديدة)، أستاذ الكيمياء بجامعة يوكوهاما الوطنية في اليابان ، قال في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة). “كنت محظوظًا بما يكفي للوصول إلى العديد منها بالقرب من منشآتنا”.
تولد النجوم مجالات مغناطيسية قوية ، يتم إنشاؤها من خلال تدفق الشحنات الكهربائية في المنصهر بلازما الذي يمتد على طول وتحت أسطحهم. في بعض الأحيان ، تتشابك خطوط المجال المغناطيسي هذه في مكامن الخلل قبل أن تنفجر فجأة ، وتطلق الطاقة في دفعات من الإشعاع تسمى التوهجات الشمسية والنفاثات المتفجرة من المواد الشمسية التي تسمى القذف الكتلي الإكليلي (CMEs).
عندما تصطدم هذه المادة الشمسية – التي تتكون أساسًا من إلكترونات وبروتونات وجزيئات ألفا – في المجال المغناطيسي للأرض ، فإنها تؤدي إلى عاصفة مغنطيسية أرضية ، مما يؤدي إلى إثارة الجزيئات في غلافنا الجوي لتكوين الشفق القطبي الملون المعروف باسم الاضواء الشمالية. كانت أكبر عاصفة شمسية في التاريخ الحديث عام 1859 حدث كارينغتون، التي أطلقت ما يقرب من 10 مليارات قنبلة ذرية بقوة 1 ميغا طن ، ولكن حتى هذا الحدث يتضاءل أمام قوة التوهج الفائق ، الذي يمكن أن يكون في أي مكان من مئات إلى آلاف المرات أكثر نشاطًا.
سوبيرفلاريس من هذا النوع ينفجر عادة مرة واحدة كل 100 عام أو نحو ذلك ، ولكن ربما لم يكن هذا هو الحال دائمًا. من خلال النظر إلى البيانات من مهمة كبلر التابعة لوكالة ناسا ، والتي جمعت بين عامي 2009 و 2018 معلومات عن الكواكب الشبيهة بالأرض ونجومها ، دراسة عام 2016 في مجلة Nature Geoscience (يفتح في علامة تبويب جديدة) أظهر أنه خلال المائة مليون سنة الأولى من عمر الأرض ، كانت الشمس باهتة بنسبة 30٪ ، ومع ذلك انفجرت الكواكب الفائقة من سطحها كل ثلاثة إلى عشرة أيام.
لمعرفة الدور الذي يمكن أن تلعبه الطبقة الفائقة في تكوين الأحماض الأمينية على الأرض القديمة ، قام الباحثون في الدراسة الجديدة بدمج ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الجزيئي والماء وكمية متفاوتة من الميثان في خليط من الغازات التي يمكن أن يتوقعوا العثور عليها في الغلاف الجوي المبكر. بعد ذلك ، إما عن طريق إطلاق مخاليط الغاز بالبروتونات من مُسرع جسيمات صغير (يُعرف باسم مُسرع الجسيمات الترادفي) أو إشعالها باستخدام البرق المحاكي ، أطلق العلماء شرارة إنتاج الأحماض الأمينية والأحماض الكربوكسيلية – وكلاهما من المتطلبات الكيميائية المهمة للحياة.
كلما زاد الباحثون من مستويات الميثان ، نمت الأحماض الأمينية والأحماض الكربوكسيلية الناتجة عن كل من البروتونات والصواعق ، ولكن لتوليدها بمستويات يمكن اكتشافها ، احتاج خليط البروتون فقط إلى تركيز 0.5٪ من الميثان ، بينما احتاجت تصريفات البرق إلى 15٪.
قال مؤلف مشارك في الدراسة: “وحتى عند وجود 15٪ من الميثان ، فإن معدل إنتاج الأحماض الأمينية عن طريق البرق أقل بمليون مرة من البروتونات”. فلاديمير ايربيتيان (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالم فيزياء فلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، والذي عمل أيضًا في دراسة Nature Geosciences لعام 2016. “خلال الظروف الباردة ، لم يكن لديك برق أبدًا ، وكانت الأرض في وقت مبكر تحت أشعة الشمس الخافتة جدًا. هذا لا يعني أنه لا يمكن أن يكون مصدره البرق ، ولكن يبدو أن البرق أقل احتمالية الآن ، ويبدو أن جزيئات الشمس أكثر احتمالا.”
