کشف سیاراتی مملو از آب خارج از منظومه شمسی

ستاره شناسان معمولا سیارات منظومه شمسی را به دو نوع تقسیم می‌کنند که شامل جهان‌های صخره‌ای و غول‌های گازی. اما طبق یک مطالعه جدید روی سیارات در سایر منظومه‌های ستاره‌ای در کهکشان ما، نوع سومی از جهان وجود دارد که از حدود ۵۰ درصد آب و ۵۰ درصد از سنگ تشکیل شده است، چنین دنیای پرآب مکانی وسوسه‌انگیز برای ستاره‌شناسان است تا فرضیه‌های خود را در مورد آنچه باعث می‌شود یک سیاره قابل سکونت می‌شوند، آزمایش کنند.

رافائل لوک، محقق فوق دکتری در دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «در طول عمرمان، ممکن است برای اولین بار بتوانیم چیزی را که از نظر علمی در مورد قابلیت سکونت در سیارات دیگر اثبات شده است بگوییم. این یک گام بزرگ است.

در سال‌های اخیر، اخترشناسان به سرعت سیارات جدیدی را شناسایی کرده‌اند که به دور ستارگانی فراتر از سیارات ما می‌چرخند که سیارات فراخورشیدی نامیده می‌شوند. تاکنون، بیش از ۵۰۰۰ سیاره فراخورشیدی کشف و تایید شده است، اما درک اینکه این دنیا‌ها دقیقا چگونه به نظر می‌رسند و در نتیجه اینکه آیا آن‌ها ممکن است قابل سکونت باشند یا نه، از فاصله سال‌های نوری کار دشواری است.

بیشتر سیارات فراخورشیدی با استفاده از روشی به نام ترانزیت کشف شده‌اند، با مشاهده اینکه چگونه نور ستاره آن در هنگام عبور سیاره از مقابل آن، به طور غیرمستقیم یک سیاره را شناسایی می‌کند. اخترشناسان همچنین می‌توانند شعاع یک سیاره فراخورشیدی را از میزان مسدود شدن نور ستاره‌ها استنتاج کنند. دانشمندان از این اطلاعات برای مقایسه این جهان‌های بیگانه با سیارات منظومه شمسی خود به عنوان راهی برای فرضیه‌ای که ممکن است شبیه آن‌ها باشند، استفاده کرده‌اند.

در مدار بسیاری از ستارگان کوتوله قرمز که تا حد زیادی رایج‌ترین ستاره‌های کهکشان ما هستند، نوعی سیاره وجود دارد که مشابه آن در منظومه شمسی ما وجود ندارد. بر اساس شعاع آن‌ها، این جهان‌ها در شکاف اندازه بین زمین و نپتون قرار می‌گیرند.

تفکر ستاره شناسان از دیرباز این بوده است که آن سیارات کوچک در دو دسته قرار می‌گیرند: برخی تصور می‌شد «ابر زمین» و برخی «مینی نپتون» باشند. راوی کاپاراپو، دانشمند سیاره‌شناسی در مرکز پرواز‌های فضایی گودارد ناسا، توضیح می‌دهد که این ایده با مشاهده کمبود سیارات فراخورشیدی با شعاع حدود ۱.۶ برابر زمین که به آن «دره شعاع» می‌گویند، تقویت شد.

با این منطق، «ابر زمین‌ها» که در سمت کوچک‌تر آن دره شعاع قرار داشتند، با اتمسفر بسیار نازک و سطح سنگی عمدتا در معرض دید باقی ماندند، از سوی دیگر، «مینی نپتون‌ها» اتمسفر ضخیم و پف کرده را حفظ کرده بودند و بنابراین این سیارات گازدار شعاع بزرگ‌تری داشتند.

اما می‌توان راه‌های دیگری برای ساخت یک سیاره فراخورشیدی برای داشتن آن شعاع‌ها یافت. از آنجایی که در منظومه شمسی ما مشابهی ندارند، این دنیا‌ها می‌توانند واقعا بیگانه باشند؛ لوک و همکارش انریک پاله به دنبال تعیین چگالی آن‌ها بودند، برای اینکه بفهمند چه موادی ممکن است این سیارات دور را تشکیل دهند.

چگالی چیزی نیست که بتوان آن را مستقیما از دور اندازه گیری کرد، اما با جرم و شعاع یک سیاره، این یک محاسبه ساده است. محققان از اندازه‌گیری شعاع و جرم ۳۴ سیاره که به تازگی توسط ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی (TESS) که در سال ۲۰۱۸ پرتاب شد، شناسایی شده‌اند، برای جمع‌آوری نمونه‌ای از چگالی این سیاره‌های فراخورشیدی کوچک مرموز استفاده کردند.

لوک می‌گوید: «ممکن است زمین را یک سیاره غنی از آب بدانیم، اما آب روی زمین تنها ۰.۰۲ درصد وزن کل آن است. در این میان چگالی این جهان‌های آبی دوردست نشان می‌دهد که حدود نیمی از جرم آن‌ها آب است، اما دنیایی با هسته‌ای سنگی و اقیانوس عمیقی از آب نرا تصور کنید که در بالای آن، در معرض فضا قرار دارد. او می‌گوید: «آنچه در نمونه خود دیده‌ایم این است که این آب نمی‌تواند روی سطح باشد. آب ممکن است در زیر سطح به دام افتاده یا با ماگما مخلوط شود، اما به شکل اقیانوس‌های عمیق نخواهد بود حداقل نه در سطح.

بیشتر بخوانید 

• تصویر شگفت انگیز جیمز وب و هابل از کهکشان فانتوم

نزدیک‌ترین مشابهی که ما در منظومه شمسی خودمان به چنین جهان‌های پر آب داریم، قمر‌های مشتری و زحل هستند. به عنوان مثال، اروپا یکی از قمر‌های مشتری، دارای یک اقیانوس عمیق است که در زیر پوسته یخی آب جهانی فرو رفته است.

لوک می‌گوید بعید است که این سیارات فراخورشیدی دارای پوسته یخی آب باشند، زیرا آن‌ها به ستاره خود بسیار نزدیک‌تر هستند، هر آبی روی سطح تبخیر می‌شود. یعنی حداقل در سمت رو به خورشید سیاره. این دنیا‌ها برای داشتن چرخه روز و شب مانند زمین بر محور خود نمی‌چرخند. در عوض، یک سمت روشن و تاریک دائمی وجود دارد. شاید منطقه‌ای وجود داشته باشد که در آن سمت روشن و تاریک، در نوعی گرگ و میش دائمی، جایی وجود داشته باشد که دمای سطح آن برای پایداری آب مایع مناسب باشد.

در جستجوی جهان‌های قابل سکونت، اخترشناسان معمولا از آب مایع به عنوان راهنما استفاده می‌کنند. این به این دلیل است که برای زندگی آنگونه که ما می‌شناسیم ضروری است.

برای بررسی قابلیت سکونت در این جهان‌های دور، ستاره شناسان به ابزار‌هایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که به تازگی پرتاب شده است، روی می‌آورندکه می‌تواند به شیمی جو سیارات فراخورشیدی نگاه کرده و جزئیات بیشتری در مورد ترکیب آن‌ها آشکار کند. با تلسکوپ‌هایی مانند JWST، اخترشناسان به دنبال بخار آب خواهند بود تا حضور H۲O و همچنین گاز‌هایی مانند متان، اکسیژن، دی اکسید کربن، نیتروژن و غیره را که در جو زمین یافت می‌شوند، تایید کنند.

منبع:popsci

باشگاه خبرنگاران جوان فضای مجازی دريچه فناوری