الفضاء

المادة المظلمة ضرورية للحياة لتظهر.

المادة المظلمة هي الأكثر غموضا وخاملةمادة في الكون. تفسر تأثيرات الجاذبية على دوران المجرات ، وحركة المجموعات وأكبر الهياكل في الكون بأكمله. ولكن على نطاق أصغر ، فإنه صغير جدًا بحيث لا يؤثر على حركة النظام الشمسي أو جوهر الأرض أو أصل وتطور الإنسان. في الوقت نفسه ، فإن الجاذبية التي توفرها المادة المظلمة ضرورية للغاية للمكونات الخام التي تشكل حياة مثلنا وكوكب مثل الأرض. لولا وجود مادة مظلمة في الكون لما كانت هناك حياة على الإطلاق.

تنتج النجوم 100٪ من الضوء الذي نراه فيهالكون ، ولكن فقط 2 ٪ من كتلتها. عندما ننظر إلى حركات المجرات والمجموعات والأشياء الأخرى ، نجد أن كمية الجاذبية تفوق الكتلة النجمية بمقدار 50 مرة. قد يعتقد المرء أن الأنواع الأخرى من المادة العادية يمكن أن تفسر هذا الاختلاف. في النهاية ، اكتشفنا أنواعًا أخرى كثيرة من المادة في الكون ، دون حساب النجوم:

  • بقايا نجم مثل الأقزام البيضاء ونجوم النيوترون والثقوب السوداء ؛
  • الكويكبات والكواكب وغيرها من الأشياء التي تكون كتلتها أصغر من أن تكون نجومًا ؛
  • غاز محايد في المجرات والفضاء بينهما ؛
  • غبار يحجب الضوء والمناطق الضبابية ؛
  • البلازما المؤينة ، والتي هي الكثير في بيئة المجرات.

كل هذه الأشكال من المادة العادية - أو المسألة ،التي تألفت في الأصل من نفس الأشياء التي نقوم بها: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات - حقًا تؤدي دورها. الغاز والبلازما ، على وجه الخصوص ، تسهم بأكثر من مجموع كل النجوم في الكون. لكن حتى لو قمنا بتلخيص كل هذه المكونات معًا ، فإننا نحصل على 15-17٪ فقط من إجمالي كمية المادة الضرورية لشرح الجاذبية. بالنسبة لبقية الحركة التي نراها ، نحتاج إلى شكل من أشكال المادة لا يختلف فقط عن البروتونات والنيوترونات والإلكترونات ، ولكنه أيضًا لا يتوافق مع أي جسيم معروف من النموذج القياسي. نحن بحاجة بطريقة ما المادة المظلمة.

مجموعة صغيرة من العلماء تعارضإضافة بعض مصدر غير مرئي للكتلة ، ولكن لتغيير قوانين الجاذبية. يواجه نموذج مشابه صعوبات ، بما في ذلك عدم القدرة على إعادة إنتاج مجموعة كاملة من الملاحظات ، بما في ذلك حركة المجرات الفردية في التجمعات ، والخلفية الميكروية الكونية ، وتصادم المجموعات المجرة ، والشبكة الفضائية العملاقة لهيكل الكون المرصود على نطاق واسع. هناك أيضًا دليل مهم آخر يشير إلى وجود مادة مظلمة. سوف تفاجأ ، ولكن هذا هو وجودنا.

ربما ستفاجأ أننا لسنا بحاجة فقطالمادة المظلمة لشرح الظواهر الفيزيائية الفلكية مثل دوران المجرة ، وحركة المجموعات وتصادماتها ، ولكن أيضًا لشرح أصل الحياة.

لفهم السبب ، عليك أن تتذكر ذلكبدأ الكون بحالة ساخنة وكثيفة - الانفجار الكبير - عندما كان كل شيء في شكل بحر متجانس عملياً من جزيئات منفصلة وحرة وذات طاقة عالية. عندما يبرد الكون ويتوسع ، تتشكل البروتونات والنيوترونات والأنوار الأخف وزناً (الهيدروجين والهيليوم والدوتيريوم والليثيوم) ، لكن لا شيء آخر. منذ عشرات أو مئات الملايين من السنين فقط ، انهارت هذه المسألة إلى مناطق كثيفة بما يكفي لتشكيل النجوم ، وأخيرا المجرات.

كل هذا كان سيحدث ، وإن كان بطريقة مختلفة قليلاً ، معالمادة المظلمة أو بدونها. ولكن لكي تتكاثر العناصر الضرورية للحياة بكثرة - الكربون والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت - يجب صهرها في نوى النجوم الأكثر كثافة في الكون. يجعلنا لا ساخنة ولا باردة. حتى تتشكل الكواكب الصلبة والجزيئات العضوية والحياة منها ، يجب أولاً رمي هذه الذرات الثقيلة في وسط النجوم ، حيث ستصبح النجوم مرة أخرى ، الجيل التالي. هذا يتطلب انفجار سوبر نوفا.

شاهدنا هذه الانفجارات إلى أصغرهانحن نعرف التفاصيل ، على وجه الخصوص ، عن مدى سرعة إخراج هذه المواد من النجوم في روافدها المحتضرة: آلاف الكيلومترات في الثانية. (ألقت بقايا سوبر نوفا Cas المواد بسرعة 5000 وحتى 14 500 كم / ثانية!). على الرغم من أن هذا العدد قد يبدو صغيراً ، خاصةً على خلفية سرعة الضوء ، فلا تنس أن نجمنا يدور في درب التبانة بسرعة 220 كم / ثانية فقط. إذا كانت الشمس تدور بسرعة ثلاثة أضعاف على الأقل ، فسنكون بالفعل خارج جاذبية مجرتنا - سوف يتم طردنا.

بقايا السوبرنوفا رمي أثقلالمسألة ، ولكن بفضل الجاذبية القوية للهاوية المنتشرة والممتدة للمادة المظلمة ، سنحتفظ بمعظم هذه الكتلة داخل مجرتنا. بمرور الوقت ، ستعود المادة إلى المناطق المعتادة الغنية بالمادة الطبيعية ، وتشكل السحب الجزيئية المحايدة وتشكل أساس الأجيال اللاحقة من النجوم والكواكب والأكثر إثارة للاهتمام ، التركيبات الجزيئية العضوية.

ولكن من دون جاذبية إضافية من هالة ضخمةالمادة المظلمة المحيطة بالمجرة ، فإن الغالبية العظمى من المواد التي يتم إخراجها من المستعر الأعظمي ستترك المجرة إلى الأبد. سوف تطفو دائمًا في بيئة بين المجرات ، لكنها لن تصبح أبدًا جزءًا من الأجيال القادمة من الأنظمة النجمية. في عالم خالٍ من المادة المظلمة ، سيكون لدينا نجوم ومجرات ، لكن الكواكب ستكون فقط عمالقة غاز ، لا عوالم صلبة ، لا ماء سائل وحياة ، أيضًا. بدون وجود كمية وفيرة من العناصر الثقيلة التي توفرها أجيال من النجوم الضخمة ، لن تكون الحياة القائمة على الجزيئات موجودة أبدًا.

اتضح هالة هائلة من المادة المظلمة ،ينبغي شكر المجرة المحيطة ، التي سمحت بظهور الحياة القائمة على الكربون ، والتي اختارت الأرض كموطن لها - أو غيرها من المناطق الأخرى - على كل هذا. بينما نتعمق في مبادئ الكون ، ندرك أن المادة المظلمة ضرورية للغاية لظهور الحياة. وبدون ذلك ، لن يكون هناك كيمياء وعناصر معقدة وعلم أحياء وكواكب صلبة وحياة - ولنا.