طور فريق من الباحثين نموذجا حاسوبيا مبتكرا يحاكي كوكب الأرض في سيناريو تخيلي تفترض غياب أي شكل من أشكال الحياة عن سطحه طوال تاريخه. ويهدف هذا الإنجاز العلمي إلى تزويد علماء الفلك بأداة دقيقة للتمييز بين الكواكب التي تقتصر صلاحيتها على توفير بيئة ملائمة للسكن، وتلك التي تؤوي بالفعل كائنات حية، مما قد يحدث نقلة نوعية في جهود البحث عن حياة خارج النظام الشمسي.
يعتمد النموذج الجديد على إعادة بناء التاريخ التطوري للأرض على مدار نحو عشرة مليارات سنة، تبدأ من مرحلة التكوين الأولى قبل نحو 4.5 مليار سنة، وصولا إلى تقديرات مستقبلية تمتد لنحو 500 مليون سنة مقبلة. واستبعد الباحثون عمدا من هذه المحاكاة أي تأثير للكائنات الحية على الغلاف الجوي أو الأنظمة الجيولوجية، مسلطين الضوء على حقيقة أن توفر المياه السائلة ودرجات الحرارة المعتدلة لا يمثل بالضرورة دليلا قاطعا على وجود حياة، إذ يمكن أن تنشأ هذه الظروف نتيجة تفاعلات جيولوجية وكيميائية بحتة.
قادت الباحثة سامانثا جيلبرت جانيتشيك، من جامعة واشنطن، جهود تطوير هذا النموذج الذي يدرس بدقة التفاعلات المعقدة بين المكونات الجوهرية للأرض، بما يشمل اللب والوشاح والقشرة والسطح والغلاف الجوي. ويتتبع النظام 19 خاصية غير بيولوجية رئيسية تؤثر في مسار تطور الكواكب؛ من أبرزها الحرارة المنبعثة من باطن الأرض وآليات انتقالها، والتبادل الكيميائي المستمر بين الصخور والغلاف الجوي، وانبعاثات الغازات الناتجة عن النشاط البركاني والجيولوجي، وتأثير الإشعاع الشمسي في المناخ، إضافة إلى الدورات الطبيعية للمياه والكربون.
وتمكن الفريق العلمي من إعادة إنتاج خصائص الأرض كما كانت عليه قبيل الثورة الصناعية بدرجة تطابق عالية مع القياسات العلمية الفعلية، رغم الغياب التام لأي عامل حيوي في المعادلات. وأسفرت النتائج عن تقدير متوسط درجة حرارة السطح بنحو 286.9 كلفن، ما يعادل 13.75 درجة مئوية، مع الحفاظ على استمرارية وجود المحيطات والمياه السائلة، وهو ما يثبت إمكانية استمرار الظروف المناخية الداعمة للحياة على الكواكب الصخرية دون الحاجة لوجود كائنات حية.
وتبرز هذه النتائج الدور الحاسم للعمليات الجيولوجية الطبيعية في تنظيم درجات الحرارة وضبط تركيب الغلاف الجوي عبر مليارات السنين. وتلعب دورة الكربونات والسيليكات، على وجه الخصوص، دورا محوريا في كبح التقلبات المناخية الحادة من خلال التفاعل المستمر بين التجوية الصخرية والنشاط البركاني وكيمياء المحيطات، مما يحافظ على مستويات مستقرة لثاني أكسيد الكربون ويضمن بقاء المياه السائلة رغم التغير التدريجي في سطوع الشمس.
ويأمل الباحثون في توظيف هذا النموذج لدراسة الكواكب الخارجية التي تدور حول نجوم بعيدة، وذلك عبر إدخال البيانات الخاصة بها ومحاكاة تطور أغلفتها الجوية في غياب الحياة. وبعد مقارنة مخرجات النموذج بالملاحظات الفعلية للتلسكوبات الفضائية، يمكن تقييم احتمالات وجود حياة؛ فإذا استطاع النموذج تفسير تركيب الغلاف الجوي عبر العمليات الطبيعية وحدها، تراجع احتمال وجود نشاط حيوي، بينما يشكل عجز النموذج عن تفسير خصائص معينة دافعا قويا لتكثيف البحث حول الكوكب.
تكتسب هذه المنهجية أهمية استثنائية عند تقصي البصمات الحيوية والمركبات الكيميائية المرتبطة بالنشاط البيولوجي، مثل الأكسجين والميثان. فعلى الأرض، تفرز الكائنات الحية هذين الغازين باستمرار ويتفاعلان كيميائيا معا، مما يجعل وجودهما المتزامن مؤشرا محتملا على الحياة. ويساعد النموذج الجديد العلماء على استبعاد التفسيرات الطبيعية البحتة التي قد تحاكي تلك الإشارات، متجنبين الخلط بين العوالم الحقيقية وتلك التي تبدو مأهولة بفعل عوامل غير حية.
ومن المتوقع أن تسهم هذه الدراسة في تمهيد الطريق لمهام فضائية مستقبلية متقدمة، مثل مرصد العوالم الصالحة للحياة الذي تخطط وكالة ناسا لتطويره لرصد الأجرام الشبيهة بالأرض وتحليل أغلفتها الجوية. ويرى الباحثون أن فهم خصائص الأرض في غياب الحياة يضع خط أساس علميا لا غنى عنه لاكتشاف عوالم جديدة، مؤكدين أن رصد كوكب محيطي ذي غلاف جوي ودرجات حرارة معتدلة يظل خطوة أولى تتطلب أدلة إضافية لتأكيد وجود كائنات فضائية.
