تقنية جديدة يمكن أن تجد "نقطة زرقاء شاحبة" أخرى - مجلة الفضاء

من خلال النظر إلى الأرض من وجهة نظر الأجانب ، طور العلماء تقنية جديدة للبحث عن عوالم أخرى قد تؤوي المحيطات ، وبالتالي الحياة. باستخدام المركبة الفضائية ديب إمباكت القديمة ، والتي يتم استخدامها حاليًا لمهمة EPOXI ، يتمكن العلماء من النظر إلى طيف ضوء كوكب خارج المجموعة الشمسية والذي من شأنه أن يكشف عن وجود الماء. قال نيكولاس ب. كوان ، من جامعة واشنطن ، "لقد استخدمنا تلسكوب التصوير عالي الدقة في Deep Impact للنظر إلى الأرض على بعد عشرات الملايين من الأميال ، وطورنا طريقة للإشارة إلى وجود المحيطات من خلال تحليل كيفية يتغير ضوء الأرض مع دوران الكوكب. يمكن استخدام هذه الطريقة لتحديد الأرض خارج المحيطية التي تحمل المحيطات. "

في العام الماضي ، تمكن فريق العلوم EPOXI من التقاط مقاطع فيديو للقمر العابر للأرض (انظر مقالنا من يوليو 2008). لقد مارس الفريق هذه التقنية من خلال النظر إلى الأرض ، وقرر أنه يجب أن يكونوا قادرين على اكتشاف المحيطات في عوالم أخرى من خلال النظر إلى طيف الضوء المتغير الذي يطلقه الكوكب أثناء دورانه.

كوان هو المؤلف الرئيسي لبحث حول هذا البحث ظهر في عدد أغسطس 2009 من مجلة الفيزياء الفلكية. يبدو كوكبنا أزرقًا طوال الوقت بسبب تناثر Rayleigh لضوء الشمس بواسطة الغلاف الجوي ، وهو نفس السبب الذي يجعل السماء تظهر لنا زرقاء لأسفل على السطح ، يشير إلى Cowan. "ما درسناه في هذه الورقة هو كيف يتغير اللون الأزرق بمرور الوقت: المحيطات أكثر زرقة من القارات ، والتي تظهر باللون الأحمر أو البرتقالي لأن الأرض تنعكس بشكل كبير عند أطوال موجات الضوء الحمراء وشبه الحمراء. قال كوان: "إن المحيطات تعكس الكثير فقط في الأطوال الموجية الزرقاء (القصيرة)".

وتابع كوان قائلاً: "النقطة الزرقاء الشاحبة" هي أفضل صورة سنحصل عليها من عالم خارج المجموعة الشمسية يشبه الأرض باستخدام حتى التلسكوبات الأكثر تقدمًا المخطط لها خلال العقدين المقبلين. "إذن كيف يمكننا معرفة ما إذا كانت قادرة على دعم الحياة؟ إذا استطعنا تحديد أن للكوكب محيطات من الماء السائل ، فإنه يزيد بشكل كبير من احتمال دعم الحياة ".

تعد هذه الصورة الملونة ذات الزوايا الضيقة للأرض ، والتي يطلق عليها اسم "Pale Blue Dot" ، جزءًا من "صورة" النظام الشمسي الأولى التي التقطتها فوييجر 1 ، والتي اشتهر بها عالم الفلك كارل ساجان. اكتسبت المركبة الفضائية ما مجموعه 60 إطارًا لفسيفساء النظام الشمسي من مسافة تزيد عن 4 مليارات ميل من الأرض وحوالي 32 درجة فوق مسير الشمس. من مسافة فوييجر الكبيرة ، الأرض هي مجرد نقطة ضوئية ، أقل من حجم عنصر الصورة حتى في الكاميرا الضيقة الزاوية. كان الهلال بحجم 0.12 بكسل فقط. من قبيل الصدفة ، تقع الأرض في وسط أحد أشعة الضوء المتناثرة الناتجة عن أخذ الصورة قريبة جدًا من الشمس. تم التقاط هذه الصورة المنفوخة للأرض من خلال ثلاثة فلاتر للألوان - البنفسجي والأزرق والأخضر - وأعيد تجميعها لإنتاج الصورة الملونة. ميزات الخلفية في الصورة هي التحف الناتجة عن التكبير. الائتمان: NASA JPL

الخرائط التي أنشأها الفريق حساسة فقط للمواقع الطولية (شرق-غرب) للمحيطات والقارات. علاوة على ذلك ، فإن الملاحظات تحدد فقط ما يحدث بالقرب من خط الاستواء للأرض: خط الاستواء يحصل على ضوء الشمس أكثر من خطوط العرض الأعلى ، وكانت المركبة EPOXI فوق خط الاستواء عندما تم أخذ الملاحظات. وقال كوان إن القيود المفروضة على عرض الهندسة يمكن أن تصيب ملاحظات الكواكب خارج المجموعة الشمسية أيضًا: "يمكننا أن نرى الكوكب بشكل خاطئ كعالم صحراوي إذا كان لديه مجموعة قوية تقريبًا من القارات حول خط الاستواء والمحيطات في أقطابه".

أشياء أخرى بجانب الماء يمكن أن تجعل الكوكب يظهر باللون الأزرق. على سبيل المثال ، في كوكبنا الشمسي يكون كوكب نبتون أزرق اللون ويرجع ذلك جزئيًا إلى وجود غاز الميثان في الغلاف الجوي العلوي. قال كوان: "ومع ذلك ، سيظهر عالم يشبه نبتون بلون أزرق لا يتغير باستخدام هذه التقنية ، ومرة ​​أخرى فإن التغييرات في اللون الأزرق هي التي تكشف لنا المحيطات". "هناك بعض السيناريوهات الغريبة التي يمكنك أن تحلم بها والتي لا تتضمن المحيطات ولكنها قد تؤدي إلى بقع زرقاء متفاوتة على كوكب ، ولكن هذه ليست معقولة للغاية".

قال دريك دمينغ ، أحد مؤلفي الورقة البحثية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت ، ماريلاند ، الأدوات التي تنتج طيفًا: "طيف من ضوء الكوكب يكشف عن وجود الماء ضروري لتأكيد وجود المحيطات". يتم إرفاقها بالتلسكوبات ونشر الضوء في الألوان المكونة لها ، مثل المنشور الذي يفصل الضوء الأبيض إلى قوس قزح. كل عنصر وجزيء ينبعث الضوء ويمتصه بألوان محددة. يمكن استخدام هذه الألوان مثل بصمة الإصبع للتعرف عليها.

"إن العثور على جزيء الماء في طيف كوكب خارج المجموعة الشمسية يشير إلى وجود بخار الماء في غلافه الجوي ، مما يجعل من المحتمل أن البقع الزرقاء التي نراها أثناء دورانها كانت بالفعل محيطات من الماء السائل. ومع ذلك ، سيستغرق التلسكوبات الفضائية الكبيرة في المستقبل للحصول على طيف دقيق من هذه الكواكب البعيدة ، في حين يمكن استخدام تقنيتنا الآن كمؤشر على أنه يمكن أن يكون لها محيطات ". يتطلب الفريق فقط أطيافًا خامًا نسبيًا للحصول على شدة الضوء على نطاقات ألوان واسعة ، وفقًا للفريق.

EPOXI عبارة عن مزيج من أسماء عنصري المهمة الموسعة: البحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية أثناء الرحلة البحرية إلى Hartley 2 ، والتي تسمى ملاحظات خارج كوكب الأرض وتوصيفها (EPOCh) ، والطيران المتحرك للمذنب Hartley 2 ، الذي يدعى Deep Impact eXtended Investigation (DIXI).

المصدر: وكالة ناسا