دانشمندان برای کمک به شکار بیگانگان و دنیاهای مسکونی، زمین بدون حیات را شبیه سازی کردند

یک شبیه‌سازی رایانه‌ای جدید که زمین یا به طور کلی یک سیاره صخره‌ای را بدون حیات به تصویر می‌کشد، آخرین ابزار در تلاش برای کشف اینکه آیا ما در جهان تنها هستیم یا نه.

حیات اثر خود را بر روی یک سیاره، به ویژه جو آن، به شکل مخلوطی از گازهای بیوشیمیایی ایجاد می کند. برخی واضح هستند، در حالی که برخی دیگر را می توان هم توسط زیست شناسی و هم توسط زمین شناسی تولید کرد، به این معنی که تشخیص سیاره ای که حیات دارد از سیاره ای که زندگی ندارد، صرفا بر اساس اینکه چه گازهایی را می توانیم در جو آن شناسایی کنیم، می تواند دشوار باشد. نکته کلیدی این است که بدانیم کدام شرایط جوی را می توان بدون حیات توضیح داد.

برای کمک به تمایز بین سیارات قابل سکونت و مسکونی، دانشمند سیاره‌شناسی سامانتا گیلبرت-جانیزک از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، مدلی ابداع کرد که تکامل یک سیاره صخره‌ای بدون حیات را شبیه‌سازی می‌کند. گیلبرت یانیزک که در زمان انجام این تحقیق دانشجوی دکترا در دانشگاه واشنگتن بود، در بیانیه ای گفت: «این مدل می تواند به ما کمک کند تا ببینیم سیارات قابل سکونت اما غیر زنده چگونه ممکن است از سیارات زنده تقلید کنند.

گیلبرت یانیزک بر اساس مدلی ساخته شده که قبلا توسط روری بارنز از واشنگتن ساخته شده بود که هسته، گوشته و پوسته یک سیاره را شبیه سازی می کرد. این مدل جدید با ترکیب سطح و جو سیاره، شبیه سازی را دو مرحله جلوتر برد.

در مجموع، این مدل 19 ویژگی یک سیاره صخره‌ای را شبیه‌سازی می‌کند که به حیات مربوط نمی‌شود، از جمله میزان گرمایی که یک سیاره از ستاره خود دریافت می‌کند، تبادل گرما و مواد شیمیایی از هسته به سطح، و خروج گازهای خاص از سطح زیرین.

نقطه شروع گیلبرت-یانیزک شبیه سازی توسعه زمین بود، در صورتی که حیات در اینجا به وجود نیامده بود، بنابراین مبنایی را برای مقایسه با سیارات فراخورشیدی فراهم کرد. او این شبیه سازی را از تولد زمین در 4.5 میلیارد سال پیش تا 500 میلیون سال آینده اجرا کرد. نتیجه دنیایی بی جان بود، اما دنیایی که هنوز اقیانوس و جو داشت.

گیلبرت یانیزک گفت: «وقتی مشاهدات جو یک سیاره فراخورشیدی را تفسیر می‌کنیم، این ابزار به ما کمک می‌کند تا احتمال اینکه آنچه مشاهده می‌کنیم نشان‌دهنده حیات در سطح است، تعیین کنیم.

تصویری چشم انداز یک زمین اولیه را قبل از پیدایش حیات با شکافتن آسمان ها نشان می دهد (اعتبار تصویر: رابرت لی (خلق با کانوا)) چیزی که شبیه سازی را به ویژه مفید می کند ماهیت plug-and-play آن است. محققان به سادگی می‌توانند ویژگی‌های حجیم هر سیاره‌ای را که در حال مطالعه هستند روی مدل اعمال کنند و سپس اجازه دهند اجرا شود.

اگر نتیجه سیاره ای با جوی باشد که با آنچه که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب به صورت طیف سنجی شناسایی می شود یا در آینده با تلسکوپ های زمینی بسیار بزرگ 30 متری یا رصدخانه جهان های قابل سکونت برنامه ریزی شده ناسا مطابقت دارد، می دانیم که این سیاره احتمالا حیات آن گونه که ما می شناسیم ندارد.

با این حال، اگر سیاره بدون حیات شبیه سازی شده با آنچه ما در سیاره واقعی مشاهده می کنیم مطابقت نداشته باشد، آنگاه ممکن است که حیات وجود داشته باشد و جو را تغییر دهد.

بارنز می گوید: «کار دکتر گیلبرت یانیزک نشان دهنده گامی هیجان انگیز به سوی درک مکان هایی است که زندگی می تواند در جهان وجود داشته باشد. دکتر گیلبرت یانیزک پس از بیش از یک دهه کار بسیاری از دانشمندان، سرانجام مدلی از زمین را تکمیل کرد که به طور همزمان ویژگی های هسته، گوشته، سطح و جو زمین را بازتولید می کند. این کالیبراسیون به ما اطمینان می دهد که شبیه سازی های آینده سیارات فراخورشیدی دقیق خواهند بود.

در حالی که هرگونه انحراف از آنچه توسط مدل پیش‌بینی می‌شود لزوما به معنای وجود حیات در یک سیاره نخواهد بود، اما به انتخاب جهان‌هایی که ارزش مطالعات بعدی توسط نسل بعدی تلسکوپ‌ها را دارند، کمک می‌کند.

مدل گیلبرت-یانیزک در مقاله ای که در مجله علوم سیاره ای منتشر شده است توضیح داده شده است.