کشف جو برای یک سیاره سنگی قابل سکونت!/ گامی مهم در جستوجوی حیات فرازمینی
تینا مزدکی_ستارهشناسان موفق شدهاند نشت گاز هلیوم را از یک سیاره سنگی فراخورشیدی شناسایی کنند؛ نشانهای که احتمال وجود جو در اطراف این سیاره را تقویت میکند. اگر این نتیجه با مشاهدات بیشتر تأیید شود، نخستین بار خواهد بود که وجود جو برای یک سیاره سنگی مشابه زمین در منطقه قابل سکونت ستاره میزبانش به اثبات میرسد؛ دستاوردی که میتواند نقطه عطفی در جستوجوی حیات فرازمینی باشد.
سیاره LHS 1140 b یک ابرزمین سنگی است که به همراه سیاره دیگری به دور ستاره LHS 1140 در فاصله حدود ۵۰ سال نوری از زمین و در صورت فلکی قیطس (Cetus) میگردد. ستاره میزبان از نوع کوتوله سرخ (M dwarf) است؛ ستارهای که تنها حدود یکپنجم خورشید قطر دارد و کمتر از یک درصد نور آن را تولید میکند.
تیمی از پژوهشگران به سرپرستی کالین چروبیم، دانشجوی دکتری دانشگاه هاروارد، در سال ۲۰۲۴ میلادی (۱۴۰۳ شمسی) با استفاده از طیفنگار بسیار حساس نصبشده روی تلسکوپ مگلان کلی در صحرای آتاکامای شیلی، هنگام عبور این سیاره از مقابل ستاره میزبان، شواهدی از وجود جو آن را ثبت کردند. نتایج این پژوهش در نشریه Science منتشر شد و LHS 1140 b را به یکی از مهمترین اهداف آینده برای بررسی قابلیت سکونت سیارات فراخورشیدی تبدیل کرد.
چروبیم در گفتوگویی با مجله Science گفت: «معمولاً تصور میکنیم یک سیاره برای قابل سکونت بودن باید عمدتاً سنگی باشد، جوی داشته باشد که از سطح آن در برابر تابشهای زیانبار محافظت کند و همچنین امکان باقی ماندن آب مایع را فراهم سازد. اکنون میدانیم LHS 1140 b این شرایط را دارد.»
چرا یافتن جو در اطراف سیارات کوتولههای سرخ دشوار است؟
از زمان کشف نخستین سیاره فراخورشیدی در سال ۱۹۹۲، بیش از ۶۳۰۰ سیاره فراخورشیدی شناسایی شدهاند، اما تنها تعداد محدودی از آنها در منطقه قابل سکونت ستاره خود قرار دارند.
بیشتر این سیارهها با روش گذر (Transit) کشف میشوند؛ روشی که در آن کاهش اندک نور ستاره هنگام عبور سیاره از مقابل آن اندازهگیری میشود. از آنجا که سیارات سنگی کوچک هستند، رصد آنها دشوار است، مگر اینکه به دور ستارههای کوچک و کمنور مانند کوتولههای سرخ گردش کنند.
با این حال، کوتولههای سرخ یک مشکل مهم دارند؛ این ستارهها بهطور مداوم فوران میکنند و مقدار زیادی پرتو فرابنفش و پرتو ایکس منتشر میکنند. این تابش میتواند جو سیارات نزدیک را گرم کرده و باعث فرار آن به فضا شود. به همین دلیل، با وجود کشف سیارات سنگی فراوان در منطقه قابل سکونت این ستارهها، تاکنون وجود جو در هیچیک از آنها بهطور قطعی تأیید نشده بود.
کشف هلیوم؛ نشانهای از وجود جو
پژوهشگران برای بررسی جو LHS 1140 b از طیفسنجی گذر (Transit Spectroscopy) استفاده کردند. هنگام عبور سیاره از مقابل ستاره، بخشی از نور ستاره از میان جو سیاره عبور میکند. با تجزیه این نور به طول موجهای مختلف، میتوان عناصر موجود در جو را شناسایی کرد.
نتایج نشان داد که هنگام گذر شهریور ۱۴۰۳، گاز هلیوم از لایههای بالایی جو LHS 1140 b در حال فرار بوده است.
پژوهشگران همچنین سیاره دوم این منظومه، LHS 1140 c، را نیز بررسی کردند. این سیاره در مدار نزدیکتری به ستاره قرار دارد و تقریباً پنج برابر بیشتر از LHS 1140 b تابش دریافت میکند. در این سیاره هیچ نشانهای از هلیوم مشاهده نشد.
به گفته چروبیم، نبود جو در سیاره داخلی چندان غیرمنتظره نیست، زیرا تابش شدیدتر ستاره باعث از بین رفتن آن شده است؛ در حالی که سیاره بیرونی با پیشبینی مدلهای رایانهای درباره حفظ بخشی از جو اولیه خود مطابقت دارد.
تلسکوپ زمینی که از جیمز وب پیشی گرفت
نکته جالب این کشف آن است که نه با تلسکوپ فضایی جیمز وب، بلکه با تلسکوپ زمینی مگلان کلی انجام شده است.
اگرچه هر دو تلسکوپ آینهای با قطر ۶.۵ متر دارند، اما برگ برنده مگلان، طیفنگار WINERED است که قدرت تفکیک بسیار بالاتری نسبت به ابزار مشابه در جیمز وب دارد. این ویژگی امکان شناسایی دقیقتر خطوط طیفی هلیوم را فراهم کرده است.
آیا این سیاره اقیانوس دارد؟
اندازهگیری جرم و شعاع LHS 1140 b نشان میدهد این سیاره سنگی، چگالی کمتری نسبت به زمین دارد؛ موضوعی که میتواند نشاندهنده وجود جوی ضخیم، حجم زیادی از آب یا ترکیبی از هر دو باشد.
چروبیم معتقد است اکنون که وجود جو تا حد زیادی تأیید شده، احتمال وجود آب نیز افزایش یافته است. مدلهای رایانهای تیم او نشان میدهد این سیاره احتمالاً دارای یک تله سرمایی (Cold Trap) بسیار قدرتمندتر از زمین است؛ لایهای سرد در جو که از فرار بخار آب به فضا جلوگیری میکند.
به گفته او، اگر LHS 1140 b در گذشته آب داشته باشد، احتمال زیادی وجود دارد که هنوز هم آن را حفظ کرده باشد و در نتیجه یک سیاره اقیانوسی باشد.
گام بعدی؛ جستوجوی نشانههای حیات
قرار است در مشاهدات آینده با تلسکوپ فضایی جیمز وب، مولکولهایی مانند دیاکسید کربن و سایر ترکیبات شیمیایی موجود در جو این سیاره بررسی شوند. دانشمندان همچنین به دنبال ناهنجاریهایی در ترکیب شیمیایی جو خواهند بود؛ ناهنجاریهایی که شاید از فعالیت فرایندهایی مانند حیات حکایت داشته باشند.
هرچند چنین نشانههایی بهتنهایی اثباتکننده وجود موجودات زنده نیستند، اما کشف یک سیاره سنگی، معتدل و دارای جو در فاصله تنها ۵۰ سال نوری از زمین، LHS 1140 b را به یکی از مهمترین اهداف بشر در مسیر یافتن حیات فرازمینی تبدیل کرده است.
منبع: astronomy
۲۲۷۳۲۳