وجد باحثون من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز أن الفتحات الحرارية المائية ذات درجة الحرارة المنخفضة، والتي تعد شائعة في قاع البحر على الأرض، قد تخلق ظروفًا تدعم الحياة في “عوالم المحيطات” في نظامنا الشمسي.
عوالم المحيطات هي كواكب وأقمار ذات محيطات سائلة، غالبًا ما تكون تحت الجليد أو داخل مناطقها الداخلية الصخرية.
تعتبر بعض أقمار المشتري وزحل عوالم محيطية. وقد ألهمت هذه الأقمار الدراسات العلمية ومهمات المركبات الفضائية ووسائل الإعلام
تشير الأبحاث إلى أن بعض عوالم المحيطات تولد حرارة داخلية كافية للدورة الحرارية المائية. تأتي هذه الحرارة من التحلل الإشعاعي وقوى المد والجزر.
تم اكتشاف الأنظمة الحرارية المائية في قاع البحر على الأرض في السبعينيات، وهي موجودة في المناطق البركانية، تطلق الحرارة والجزيئات والمواد الكيميائية، وتحيط بها أنظمة بيئية فريدة من نوعها.
وفي الدراسة الجديدة، التي نشرت في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية : الكواكب، استخدم الباحثون نماذج حاسوبية لمحاكاة الدورة الحرارية المائية في عوالم المحيطات. ومن خلال تعديل المتغيرات مثل الجاذبية والحرارة وخصائص الصخور، وجدوا أن الفتحات الحرارية المائية يمكن أن توجد في ظل ظروف مختلفة. وإذا حدثت تدفقات مماثلة في عالم محيطي مثل أوروبا، فقد يزيد ذلك من فرص الحياة هناك.
وقال أندرو فيشر، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث المتميز: “تشير هذه الدراسة إلى أن الأنظمة الحرارية المائية ذات درجات الحرارة المنخفضة (ليست شديدة الحرارة بالنسبة للحياة) كان من الممكن أن تستمر في عوالم المحيطات خارج الأرض على مدى فترات زمنية مماثلة لتلك المطلوبة لنشوء الحياة على الأرض”. أستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز.
يعتمد نظام تداول مياه البحر المستخدم في النماذج على نظام موجود في شمال غرب المحيط الهادئ. يتدفق الماء البارد إلى بركان خامد، وينتقل تحت الأرض، ويخرج عبر جبل بحري آخر. أوضحت كريستين ديكرسون، المؤلفة الثانية للورقة البحثية والحاصلة على درجة الدكتوراه: “يجمع الماء الحرارة أثناء تدفقه ويخرج منه بشكل أكثر دفئًا مما كان عليه عندما تدفق، وبكيمياء مختلفة تمامًا”. مرشح في علوم الأرض والكواكب.
تعمل خاصية الطفو على دفع التدفق بين الجبال البحرية، حيث يصبح الماء أقل كثافة عندما يسخن. تؤدي الاختلافات في الكثافة إلى حدوث اختلافات في الضغط، مما يحافظ على النظام طالما استمرت الدورة الدموية والسوائل. وقال فيشر: “نحن نسميها بالسيفون الحراري المائي”.
الفتحات ذات درجة الحرارة المرتفعة مدفوعة بالنشاط البركاني، ولكن يتدفق حجم أكبر من السوائل عبر الفتحات ذات درجة الحرارة المنخفضة، مدفوعة بتبريد الأرض. وقال فيشر: “إن تدفق المياه من خلال تنفيس درجات الحرارة المنخفضة يعادل، من حيث كمية المياه التي يتم تصريفها، جميع الأنهار والجداول على الأرض، وهو مسؤول عن حوالي ربع فقدان حرارة الأرض”. “يتم ضخ كامل حجم المحيط داخل وخارج قاع البحر كل نصف مليون سنة تقريبًا.”
غالبًا ما ركزت دراسات الدورة الحرارية المائية على أوروبا وإنسيلادوس على السوائل ذات درجات الحرارة المرتفعة. وقالت دونا بلاكمان، الباحثة في EPS والمؤلفة الثالثة في الورقة الجديدة: “من المرجح أن تحدث تدفقات درجات الحرارة المنخفضة على الأقل، إن لم تكن أكثر احتمالاً”.
ووجدت الدراسة أنه في ظل الجاذبية المنخفضة للغاية، كما هو الحال على إنسيلادوس، يمكن أن يستمر الدوران في درجات حرارة منخفضة إلى معتدلة لملايين أو مليارات السنين. وهذا يمكن أن يفسر أنظمة تداول السوائل طويلة الأمد في عوالم المحيطات الصغيرة على الرغم من التسخين المحدود.
يعتمد علماء الكواكب على بيانات الأقمار الصناعية لفهم ظروف عالم المحيطات. ويخطط الباحثون لحضور إطلاق المركبة الفضائية يوروبا كليبر في خريف هذا العام، كجزء من مشروع استكشاف عوالم المحيطات.
تشير الورقة إلى صعوبة المراقبة المباشرة للأنظمة الحرارية المائية في عوالم المحيطات بسبب بعدها والتحديات التقنية. “وبالتالي، من الضروري تحقيق أقصى استفادة من البيانات المتاحة، والتي تم جمع الكثير منها عن بعد، والاستفادة من الفهم من عقود من الدراسات التفصيلية لأنظمة الأرض التناظرية”، كما استنتجوا في الورقة.
