هل يمكن للمحيطات فائقة الدوران أن تبرد الكواكب الخارجية المتطرفة؟

بالعربي/ يمكن أن يساعد الدوران الفائق في جعل العوالم المغلقة تدريجيًا صالحة للسكن.

يواصل علماء الفلك العثور على عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكن حول النجوم الحمراء الصغيرة. لكن من شبه المؤكد أن تلك العوالم مغلقة بشكل مدّي ، حيث يواجه جانب واحد من الكوكب نجمه باستمرار. 

يشكل هذا تحديًا خطيرًا لإمكانية وجود الحياة على هذه الكواكب الغريبة ، لكن بحثًا جديدًا يشير إلى طريقة لتبريد تلك الكواكب بشكل متساوٍ: تيارات المحيطات تدور حول العوالم أسرع مما تدور.

قفله

نعثر على أطنان من الكواكب الخارجية هناك. مع مهمة كبلر التابعة لوكالة ناسا (التي لا تزال قواعد بياناتها مثمرة بعد وفاة التلسكوب الفضائي) ، والقمر الصناعي الاستقصائي للكواكب الخارجية العابر للوكالة وعشرات من المهمات الأرضية ، يكتشف علماء الفلك العالم بعد العالم الذي يدور حول نجوم بعيدة. الهدف النهائي: العثور على كوكب شبيه بالأرض يدور حول نجم شبيه بالشمس على مسافة مناسبة تمامًا بحيث تكون الحرارة التي يتلقاها الكوكب من نجمه كافية لإذابة الجليد ، ولكنها ليست ساخنة جدًا لدرجة غليانه.

هذه هي ” المنطقة الصالحة للسكن ” ، المنطقة المحيطة بكل نجم حيث يمكن أن تبقى المياه السائلة لطيفة وسائلة. وعلى الرغم من أننا لم نعثر بعد على نسخة دقيقة من الأرض ، فقد اقتربنا من ذلك: كواكب بحجم كوكبنا تقريبًا ، تدور داخل المنطقة الصالحة للسكن ، ولكن حول النجوم القزمة الحمراء الصغيرة.

من ناحية ، هذا مذهل ، لأن الأقزام الحمراء هي إلى حد بعيد أكثر أنواع النجوم شيوعًا في المجرة ، وبالتالي لا بد من وجود عشرات الكواكب في العديد من المناطق الصالحة للسكن. لكن من ناحية أخرى ، إنه نوع من الإحباط ، بسبب شيء يعرف باسم قفل المد والجزر.

عندما يدور جسم صغير بالقرب من جسم كبير (مثل ، على سبيل المثال ، القمر حول الأرض أو كوكب حول نجم) ، فإن الجسم الأكبر سيرفع المد على الجسم الأصغر. (من الناحية الفنية ، يرفع الجسم الأصغر أيضًا المد والجزر على الجسم الأكبر ، لكنه ليس كبيرًا تقريبًا ولا داعي للقلق بشأن ذلك الآن.) مع كتل المد والجزر الإضافية ، سيطور الجسم الأصغر ببطء تفضيلًا غير متوازن : بدلاً من الحصول على أي دوران قديم يريده ، سينتهي به الأمر “قفل”.

يفرض هذا القفل دوران الجسم الصغير ليتناسب مع مداره حول الجسم الأكبر. يمكنك رؤية نتائج هذا بمجرد النظر إلى القمر المكتمل: نظرًا لأن القمر مقفل مدّياً على الأرض ، فإنه دائمًا ما يقدم لنا نفس الوجه ، ولم نتمكن من الحصول على لمحة حتى عصر الفضاء من مؤخرتها. 

أفضل تناوب

قفل المد والجزر هو خبر سيء للحياة. إذا كنت على كوكب يدور حول نجم قزم أحمر ، فإن ضوءه يكون ضعيفًا لدرجة أنك تحتاج إلى تحطيمه مباشرة ضد هذا النجم للوصول إلى منطقته الصالحة للسكن. قريب بما فيه الكفاية بحيث يتم قفله بشكل مدّي. هذا يعني أن أحد جانبي الكوكب سيواجه الشمس باستمرار ، بينما سيغلق الجانب الآخر في منتصف الليل الدائم.Advertisement

لذلك ، على الرغم من أن درجات حرارة الكوكب في المتوسط ​​قد تكون شديدة البرودة ، إلا أن أحد الجانبين سيكون شديد الحرارة والآخر شديد البرودة.

ما لم يكن هناك طريقة لنقل الحرارة من الجانب الساخن إلى الجانب البارد.

بسبب ميل الأرض ، يتم تسخين كوكبنا بشكل غير متساوٍ بواسطة الشمس ، واستجابة لذلك يحاول موازنة كل شيء من خلال تيارات الرياح والمحيطات ، التي تحمل الحرارة باستمرار من مكان إلى آخر.

ولكن من أجل نقل الحرارة بكفاءة على كوكب مغلق تدريجيًا ، يجب أن تدور هذه التيارات بشكل فائق – يجب أن تتحرك بشكل أسرع من دوران الكوكب نفسه ، إذا كان لديها أي فرصة لتسخين الجانب الليلي وتهدئة النهار. الجانب.

إن الدوران الفائق معروف بالفعل في أجواء الكواكب. الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، على سبيل المثال ، يدور حول السطح كل أربعة أيام أرضية ، بينما يستغرق السطح نفسه 243 يومًا أرضيًا كسولًا لإكمال دورة واحدة. من المحتمل أن يكون لتيتان ، أكبر قمر لكوكب زحل ، غلاف جوي فائق الدوران. حتى أنه يحدث على الأرض: فالرياح على ارتفاعات عالية فوق خط الاستواء قادرة أحيانًا على الدوران الفائق.

الأجواء فائقة الدوران رائعة وكل شيء ، لكن الأمر الحقيقي عندما يتعلق الأمر بنقل الحرارة ليس الهواء بل الماء. إذا كان كوكب خارج المجموعة الشمسية مغلق المد والجزر يريد حقًا أن يظل معتدلاً ، فمن الأفضل أن تتحرك تيارات المحيط الخاصة به بسرعة.

الفيزياء في عالم غريب

هذا هو بالضبط ما شرعت دراسة جديدة ، ظهرت مؤخرًا في مجلة ما قبل الطباعة arXiv ، في فحصه. وهذه الدراسة لديها بعض الأخبار الجيدة للإبلاغ عنها: اعتمادًا على الظروف ، فإن الكواكب الخارجية المغلقة تدريجيًا قادرة على الدوران الفائق للمحيط.

وفقًا للدراسة ، فإن الدوران الفائق في المحيطات الغريبة مدفوعًا في البداية برياح قوية ، ثم تضخيمه بواسطة موجات المياه العميقة في المحيطات. هذه الموجات ، المعروفة باسم موجات كلفن وروسبي ، شائعة في أي محيط على كوكب دوار ، بما في ذلك الأرض ، حيث تكون مسؤولة عن تكوين أنظمة ضغط عملاقة وتيارات نفاثة.Advertisement

على كوكب مغلق تدريجيًا ، تنطبق نفس الفيزياء ، وتضخم هذه الموجات بعضها البعض لدفع تيارات مائية هائلة ، أسرع من دوران الكوكب نفسه.

وجد الباحثون أن هذه التيارات فائقة الدوران ممكنة فقط عند خط الاستواء ، وبطبيعة الحال يمكن إفساد ذلك من خلال مجموعة متنوعة من العوامل غير المعروفة. إذا كانت هناك قارة كبيرة بما يكفي في الطريق ، على سبيل المثال ، يمكنها إيقاف الموتى الحاليين في المسارات. إذا كان الكوكب مائلاً أو كان محيطه ضحلًا جدًا ، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى منع حدوث الدوران الفائق.

ولكن مع ذلك ، فإن الدوران الفائق لتيارات المحيط على الكواكب الخارجية المغلقة تدريجيًا أمر ممكن بالتأكيد ، وهو ما يريح أي آمال وأحلام بوجود حياة غريبة على تلك الكواكب الخارجية. كلما زادت قدرة الغلاف الجوي والمحيطات على نقل الحرارة حول تلك العوالم ، كانت فرصة الحياة أفضل لتزدهر.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com