الكويكب "ريوغو" يكشف سرا جديدا عن تاريخ الماء في النظام الشمسي

على صعيد آخر، أظهرت بيانات مسبار "جاليليو" عام 2000 مؤشرات على وجود محيط مالح تحت سطح قمر أوروبا التابع للمشتري، فيما كشفت بعثة كاسيني عام 2005 عن أعمدة بخار وجليد تتدفق من قطب "إنسيلادوس الجنوبي"، مرجحةً وجود جيوب ماء سائل. هذه المشاهدات جعلت "إنسيلادوس" واحدا من أكثر المواقع إثارة لاحتمال احتضان الحياة.

لم يتوقف الأمر هنا، ففي عام 2023 رصد تلسكوب "ألما" الماء في قرص حول نجم وليد يسمى "V883Ori"، حيث أظهرت التحاليل أن تركيب الماء مشابه لما في المذنبات والنيازك، مما يعني أن الماء تشكل قبل ولادة الشمس بمليارات السنين. وبذلك تبدو الاكتشافات المتعاقبة، من المذنبات إلى الأقمار مرورا بالنجوم الوليدة، كلوحة واسعة يضطلع فيها الماء بدور جوهري في تطور الأجرام السماوية وإعداد الظروف للحياة.

برز كويكب "ريوغو" كأحد أبرز الأجسام التي أثارت اهتمام العلماء في دراسة أصل الماء. فهذا الكويكب، الذي لا يتجاوز قطره كيلومترا واحدا، هو في الأصل كومة من الركام تشكلت نتيجة اصطدام جسم أكبر، ثم تحرك لاحقا ليستقر في مدار قريب من الأرض. ويتميز بانتمائه إلى فئة الكويكبات الكربونية الغنية بالماء والمواد العضوية التي يصل بعض منها إلى الأرض، غير أن هذه النيازك التي تصل إلى الأرض غالبا ما تتعرض للتلوث بمرور الزمن، مما جعل الحاجة ماسة إلى عينات نقية مباشرة من مصدرها.

هذه الفرصة أتاحتها مهمة "هايابوسا 2" التي أطلقتها وكالة الفضاء اليابانية "جاكسا" عام 2014. فقد وصلت المركبة إلى "ريوغو" في يونيو/حزيران 2018، وأجرت هبوطين قصيرين على سطحه لتجميع عينات من طبقاته، بعضها من السطح مباشرة وبعضها من عمق يقارب المتر.

وفي أواخر عام 2020، عادت المركبة بحفنة صغيرة لا تتجاوز 5.4 غرامات من المواد إلى الأرض. وتشير التحاليل الأولية إلى أن هذه العينات تكاد تخلو من كبريتات الحديد والماء في البنية المعدنية الطينية، مما يعني أنها سجل صاف للنشاط المائي الأصلي على الكويكب. وهكذا، تحولت تلك الحصى الصغيرة إلى كبسولة زمنية تحفظ أسرار التاريخ المائي الذي يعود إلى بدايات النظام الشمسي.

سر "ريوغو"

اعتمد فريق من جامعة طوكيو، بالتعاون مع باحثين دوليين، على دراسة دقيقة لنظام الاضمحلال بين عنصري اللوتيتيوم والهافنيوم من أجل تتبّع آثار الماء في كويكب "ريوغو". يُستخدم هذا النظام كساعة جيولوجية تكشف التغيرات التي تطرأ بمرور الزمن على نسب العناصر. ولتحقيق ذلك، قام الباحثون بتحليل أربع عينات صغيرة جدا من حبيبات "ريوغو"، ثم قارنوها مع نيازك كربونية معروفة مثل "أورغي" و"ألايس" و"مورشيسون".

أظهرت النتائج أن بعض عينات "ريوغو" تمتلك نسبا أعلى بكثير مما هو مألوف في النيازك الأخرى، وهو ما فُسر بوجود توزيع غير متجانس لمعدن غني بالعناصر النادرة. والأهم أن هذه القيم انحرفت عن المسار الطبيعي المتوقع، مما يشير إلى أن تركيب النظائر قد تغيّر بعد تكوّن الكويكب. ورغم بحث الفريق في احتمالات عدة لتفسير هذه النتيجة، مثل تأثير النيوترونات الكونية أو تغير معدل الاضمحلال، فقد استُبعدت تلك الفرضيات بعد الفحوص اللاحقة.

تشير التحليلات إلى أن عنصر اللوتيتيوم في عينات "ريوغو" قد تحرك من مكانه بعد تكوّن الهافنيوم، وهو ما اعتبره الباحثون دليلا على مرور ماء مذاب داخل صخور الكويكب. ووفقا للدراسة، ربما حدث ذلك بعد اصطدام أطلق حرارة كافية لإذابة الجليد وفتح شقوق سمحت للماء بالتحرك. هذا السيناريو يختلف عن النشاط المائي المبكر الذي كان محدودا وهادئا، إذ إن الاصطدام المتأخر أدى إلى إذابة الجليد المحتبس داخل الفراغات وبين الحبيبات.

وترجح الدراسة أن هذا الجليد ظل مجمدا لأكثر من مليار سنة قبل أن يذوب في ذلك الحدث المتأخر، على الأرجح في جسم "ريوغو" الأصلي قبل أن يتفتت إلى الكويكب الحالي. وتعزز هذه الفرضية عروق رقيقة من فوسفات الصوديوم والمغنيسيوم في بعض العينات، وهي مركبات تتشكل عادة عندما يتفاعل الماء مع الصخور في ظروف معتدلة الحرارة، مما يشير إلى أن الماء تحرك من الأعماق نحو السطح بعد التصادم.

مع ذلك، تؤكد الورقة أن هذه العملية كانت محدودة، فلو كان تدفق الماء كبيرا لكانت العينات فقدت المزيد من العناصر القابلة للذوبان، وهو ما لم يُرصد. ويرجح الباحثون أن الماء تسرب ببطء إلى الخارج قبل أن يتبخر مع اقتراب "ريوغو" من الشمس. وتدعم النماذج الحاسوبية هذا التفسير، إذ توضح أن فقدان الماء يمكن أن يصل إلى أعماق عشرات الأمتار خلال نحو خمسة ملايين سنة، وهو ما يتماشى مع وجود جليد على سطح كويكب "ثيميس" في الحزام الرئيس.

مياه الأرض

تشير نتائج الدراسة إلى أن تأثيرها لا يقتصر على فهمنا لكويكب "ريوغو" وحده، بل يمتد إلى إعادة التفكير في كمية الماء التي وصلت إلى الأرض عبر الكويكبات الكربونية. فهذه الأجسام لم تحتفظ فقط بمعادن مائية، بل حافظت أيضا على كميات من الماء السائل أو الجليدي لفترات طويلة، وهو ما يعني أن ما جلبته من مياه إلى الكواكب قد يكون أكبر بمرتين أو ثلاث مما كان يُعتقد. ففي حين كانت التقديرات السابقة تشير إلى أن الماء يشكل نحو 10% من كتلة هذه الكويكبات، توضح البيانات الجديدة أن النسبة قد تصل إلى ربع الكتلة تقريبا.

وهذا يعيد طرح فرضية أن الأرض حصلت على جزء كبير من مياهها من كويكبات شبيهة بـ"ريوغو"، وليس من المذنبات وحدها كما كان يُظن. فعندما تشكلت الأرض في المنطقة الداخلية الحارة من القرص الشمسي، لم تكن الظروف تسمح بوجود الماء، لذلك كان لا بد أن يأتي من مصادر خارجية. ورغم أن المذنبات كانت مرشحة قوية، إلا أن تركيبة نظائر الهيدروجين فيها لم تتطابق تماما مع مياه الأرض. وهنا يبرز دور الكويكبات الكربونية: فاحتفاظها بالجليد لأكثر من مليار سنة ثم إطلاقه بفعل الاصطدامات يعني أن الماء لم يضِع في المراحل المبكرة، بل ظل متاحا ليضاف إلى الأرض أثناء تكوينها، وهو ما قد يفسر وفرة المياه على كوكبنا مقارنة بالكواكب الأخرى.

في تصريح خاص لـ"المجلة" تحدث البروفسور تسويوشي إيزوكا، الباحث الرئيس وأستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة طوكيو، حول ما تعنيه هذه النتائج. وعندما سألناه عما إذا كان الاكتشاف يغير تصور العلماء لاحتمالات وجود الماء ـ وربما الحياة ـ في أماكن أخرى من النظام الشمسي، أوضح أن النتائج "تغيّر طريقة تفكيرنا في كمية الماء التي يمكن أن توفرها الكويكبات الكربونية، لكنها لا تغيّر بشكل كبير احتمالات وجود الماء في أماكن أخرى من النظام الشمسي".

وعند سؤاله عن دلالة التدفق المتأخر للسوائل بالنسبة لفهم أصل مياه الأرض، أجاب: "نتائجنا تشير إلى أن الأرض يمكن أن تحتوي على ماء أكثر مما كنا نظن سابقا".

تعكس هذه التصريحات موقفا معتدلا، فهي تؤكد أن الكويكبات قد تنقل كميات أكبر من الماء مما كان متوقعا، لكنها لا تعني بالضرورة أن البيئات الصالحة للحياة أكثر انتشارا. مع ذلك، فإن إعادة رفع تقديرات كمية المياه التي وصلت إلى الأرض قد يعيد صوغ الفرضيات المتعلقة بكيفية تشكل المحيطات والغلاف الجوي.

تضع هذه الدراسة لبنة جديدة في فهم تطور الماء داخل النظام الشمسي، إذ تكشف من ناحية أن الكويكبات الكربونية مثل "ريوغو" ليست مجرد كتل صخرية هامدة، بل يمكن أن تكون خزانات للجليد والماء تحفظ مخزونها لأكثر من مليار سنة. ومن ناحية أخرى، توضح أن اصطدامات متأخرة قد تذيب هذا الجليد وتطلق الماء في صورة سوائل تتفاعل مع المعادن، فتنتج مركبات ثانوية مثل الفوسفات وتعيد توزيع العناصر النادرة. ولا يقتصر هذا السيناريو على "ريوغو" وحده، بل يمتد إلى أجسام أخرى في الحزام الرئيس مثل كويكب "ثيميس"، الذي كشفت المشاهدات السابقة عن وجود جليد على سطحه.

هذه الصورة تكتمل عند مقارنتها باكتشافات أخرى في النظام الشمسي. فالمحيط السائل تحت قشرة قمر "أوروبا" يثبت إمكان بقاء الماء سائلا في بيئة باردة ومظلمة لملايين السنين، بينما تبرز أعمدة "إنسيلادوس" كيف يمكن الماء الجوفي أن يشق طريقه إلى السطح في شكل نوافير. وعندما نضيف إلى ذلك ما رصده العلماء من احتفاظ الماء في قرص نجم وليد بتركيب كيميائي مماثل لماء نظامنا، تظهر أمامنا رؤية متكاملة: الماء عنصر أساس في عملية تكوين النجوم والكواكب، ينتقل عبر المراحل من السحب الجزيئية إلى الكويكبات والمذنبات، ثم يصل إلى الكواكب الصخرية.

فهم جديد للمحيطات والغلاف الجوي

يفتح هذا الاكتشاف نافذة جديدة لفهم نشأة محيطات الأرض وغلافها الجوي. فإذا كانت الكويكبات الكربونية قد جلبت إلى كوكبنا كميات من الماء تفوق التقديرات السابقة بمرتين أو ثلاث، فإن ذلك يعني أن الأرض ربما بدأت رحلتها بمخزون مائي أكبر مما اعتقد العلماء، وهو ما يساعد في تفسير تشكل المحيطات بسرعة نسبية بعد انتهاء فترة القصف الكبير. كما يمكن أن يفسر وفرة الهيدروجين والأوكسيجين في الغلاف الجوي البدئي، الأمر الذي كان له دور أساس في تهيئة الظروف لظهور الحياة لاحقا.

لكن من ناحية أخرى، يطرح الاكتشاف تساؤلات حول الدور الذي لعبته المذنبات. فقد بينت بعثات مثل "روزيتا" أن بعض المذنبات تحمل نسب ديوتيريوم هيدروجين تختلف عن تلك الموجودة في مياه الأرض، مما يشير إلى أن مساهمتها ربما كانت أقل مما افترض سابقا. وفي المقابل، تبدو الكويكبات الكربونية مرشحا أقوى، فهي أكثر عددا وأقرب إلى الحزام الرئيس، ويمكن أن توفر كميات ضخمة من الماء عبر ملايين السنين. كما أن قدرتها على الاحتفاظ بالجليد لفترات طويلة توحي بأن اصطداماتها بالأرض في مراحل لاحقة ربما ساعدت في تجديد إمدادات المياه، بل وربما في إعادة توزيعها بعد الفقدان الناجم عن الاصطدامات الأولى.

يظهر من خلال تتبع تاريخ اكتشافات الماء أنه حاضر في معظم أركان النظام الشمسي والكون. فوجوده في القمر والمريخ، وتحت القشرة الجليدية لأقمار المشتري وزحل، وفي النيازك والمذنبات، بل وحتى في أقراص النجوم الوليدة، يوضح أنه عنصر جوهري في تطور الأجرام السماوية. وتأتي الدراسة الجديدة حول كويكب "ريوغو" لتضيف بعدا زمنيا جديدا لهذه القصة. فالماء لا يختفي بعد التكوين الأول، بل يمكن أن يبقى محتجزا داخل أجسام صغيرة لأكثر من مليار سنة، ثم يعاد تدويره بفعل الاصطدامات. وهذا السيناريو يوحي بأن نشأة الماء على الأرض أكثر تعقيدا وثراء مما كان يعتقد سابقا.

إن إدراك هذه الحقيقة يتجاوز الفضول العلمي، فهو يوجه خطط البعثات الفضائية المقبلة مثل "أوسايريس ريكس" و"هيرمس" التي تستهدف دراسة الكويكبات الكربونية، كما يفتح آفاقا أوسع في رحلة البحث عن أماكن صالحة للحياة في الكون. ففي النهاية، تبقى قصة الماء هي القصة الكبرى التي تربط بين النجوم والكواكب والحياة نفسها، فلا يمكن فصل قصة الحياة نفسها عن هذا السائل الذي كان ولا يزال سر استمرارية كل ما هو حي.