في فبراير من عام 2017 ، أعلن فريق من علماء الفلك الأوروبيين عن اكتشاف نظام من سبعة كواكب يدور حول النجم القريب TRAPPIST-1. بصرف النظر عن حقيقة أن جميع الكواكب السبعة كانت صخرية ، كان هناك مكافأة إضافية لثلاثة منها تدور في منطقة TRAPPIST-1 الصالحة للسكن. منذ ذلك الوقت ، تم إجراء العديد من الدراسات لتحديد ما إذا كان أي من هذه الكواكب يمكن أن يكون صالحًا للسكن أم لا.
وفقًا لهذا الهدف ، ركزت هذه الدراسات على ما إذا كانت هذه الكواكب لها أجواء وتكويناتها وتصميماتها الداخلية. تم إجراء أحد أحدث الدراسات بواسطة باحثين من مختبر Cool Worlds بجامعة كولومبيا ، حيث توصلوا إلى أن أحد كواكب TRAPPIST-1 (TRAPPIST-1e) يحتوي على قلب حديدي كبير - وهو اكتشاف قد يكون له آثار على قابلية العيش على هذا الكوكب.
الدراسة التي تحمل عنوان "TRAPPIST-1e لها قلب حديد كبير" ، والتي ظهرت على الإنترنت مؤخرًا - أجرتها غابرييل إنغليمن-سويسا وديفيد كيبينغ ، طالب جامعي أول وأستاذ مساعد في علم الفلك في جامعة كولومبيا ، على التوالي. من أجل دراستهم ، استفاد Englemenn-Suissa و Kipping من الدراسات الحديثة التي فرضت قيودًا على كتل وشعاع الكواكب TRAPPIST-1.
وقد استفادت هذه الدراسات وغيرها من حقيقة أن TRAPPIST-1 هو نظام سبعة كواكب ، مما يجعله مناسبًا تمامًا لدراسات الكواكب الخارجية. كما قال البروفيسور كيبينغ لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"إنه مختبر رائع لعلوم الكواكب الخارجية لثلاثة أسباب. أولاً ، يمتلك النظام سبعة كواكب عابرة. يملي عمق العبور حجم كل كوكب حتى نتمكن من قياس حجمها بدقة. ثانيًا ، تتفاعل الكواكب بشكل جاذبي مع بعضها البعض مما يؤدي إلى اختلافات في أوقات العبور ، وقد تم استخدام هذه الكواكب لاستنتاج كتل كل كوكب ، مرة أخرى إلى دقة مثيرة للإعجاب. ثالثًا ، النجم صغير جدًا كونه قزمًا متأخرًا من نوع M ، حوالي ثُمن حجم الشمس ، وهذا يعني أن الترانزيت تظهر 8 ^ 2 = 64 مرة أعمق مما لو كانت النجم بحجم الشمس. لذا لدينا الكثير من الأشياء التي تعمل لصالحنا هنا ".
استخدم كل من Englemann-Suissa و Kipping معا قياسات الكتلة ونصف القطر لكواكب TRAPPIST-1 لاستنتاج الحد الأدنى والأقصى لجزء نصف القطر الأساسي (CRF) لكل كوكب. وقد بُني هذا على دراسة قاموا بها سابقًا (إلى جانب جينججينج تشين ، مرشح الدكتوراه في جامعة كولومبيا وعضو في مختبر Cool Worlds Lab) حيث طوروا طريقتهم لتحديد CRF للكوكب. كما وصف Kipping الطريقة:
"إذا كنت تعرف الكتلة ونصف القطر بدقة شديدة ، مثل نظام TRAPPIST-1 ، يمكنك مقارنتها مع تلك المتوقعة من نماذج الهيكل الداخلي النظري. تكمن المشكلة في أن هذه النماذج تتكون بشكل عام من أربع طبقات محتملة ، ونواة حديدية ، وغطاء سيليكات ، وطبقة مائية وظرف متطاير خفيف (تحتوي الأرض على الأولين فقط ، ويساهم غلافها الجوي ضئيل في الكتلة والقطر). لذا فإن أربعة مجهولة وكميتين تم قياسهما تعد من حيث المبدأ مشكلة غير مقيدة وغير قابلة للحل ".
أخذت دراستهم أيضًا في الاعتبار العمل السابق الذي قام به علماء آخرون حاولوا وضع قيود على التركيب الكيميائي لنظام TRAPPIST-1. في هذه الدراسات ، افترض المؤلفون أن التركيبات الكيميائية للكواكب كانت مرتبطة بتكوين النجم ، والتي يمكن قياسها. ومع ذلك ، اتخذ Englemann-Suissa و Kipping نهجًا أكثر "ملحدًا" وفكروا ببساطة في الظروف الحدودية للمشكلة.
وقال: "نقول بشكل أساسي أنه بالنظر إلى الكتلة ونصف القطر ، لا توجد نماذج ذات نوى أصغر من X يمكن أن تفسر الكتلة والقطر الملاحظين". "قد يكون القلب أكبر من X ولكن يجب أن يكون X على الأقل لأنه لا توجد نماذج نظرية يمكن أن تفسر ذلك بطريقة أخرى. هنا ، فإن X تتوافق مع ما يمكن أن نسميه الحد الأدنى لكسر نصف القطر الأساسي. ثم نلعب نفس اللعبة للحد الأقصى ".
ما توصلوا إليه هو أن الحجم الأساسي الأدنى لستة كواكب TRAPPIST-1 كان في الأساس صفرًا. وهذا يعني أنه يمكن تفسير تراكيبهم دون الحاجة بالضرورة إلى قلب من الحديد - على سبيل المثال ، يمكن أن يكون عباءة سيليكات نقية كل ما هو موجود. ولكن في حالة TRAPPIST-1e ، وجدوا أن قلبه يجب أن يحتوي على 50٪ على الأقل من الكوكب حسب نصف القطر ، وعلى الأكثر 78٪.
قارن هذا بالأرض ، حيث يشكل النواة الداخلية الصلبة للحديد والنيكل والنواة الخارجية السائلة لسبائك النيكل المصهور 55٪ من نصف قطر الكوكب. بين الحد الأعلى والأدنى من CRF TRAPPIST-1e ، استنتجوا أنه يجب أن يكون له قلب كثيف ، واحد يمكن أن يكون مشابهًا للأرض. قد يعني هذا الاكتشاف أنه من بين جميع الكواكب TRAPPIST-1 ، فإن e هي أكثر "شبيهة بالأرض" ومن المرجح أن يكون لها غلاف مغناطيسي وقائي.
كما أشار Kipping ، يمكن أن يكون لهذا آثار هائلة عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الكواكب الخارجية القابلة للسكن ، وقد يدفع TRAPPIST-1e إلى أعلى القائمة:
"هذا يجعلني أكثر حماسًا بشأن TRAPPIST-1e على وجه الخصوص. هذا الكوكب أصغر قليلاً من الأرض ، ويقع مباشرة في المنطقة الصالحة للسكن ، ونحن نعلم الآن أن لديه قلبًا حديديًا كبيرًا مثل الأرض. نحن نعلم أيضًا أنه لا يمتلك غلافًا متطايرًا خفيفًا بفضل القياسات الأخرى. علاوة على ذلك ، يبدو أن TRAPPIST-1 نجم أكثر هدوءًا من Proxima ، لذا فأنا أكثر تفاؤلاً بشأن TRAPPIST-1e كمحيط حيوي محتمل من Proxima b الآن. "
هذه بالتأكيد أخبار جيدة في ضوء الدراسات الحديثة التي أشارت إلى أنه من غير المحتمل أن يكون Proxima b صالحًا للسكن. بين نجمها الذي ينبعث من مشاعل قوية يمكن رؤيتها بالعين المجردة لاحتمال عدم بقاء الغلاف الجوي والماء السائل على سطحه لفترة طويلة ، لا يعتبر أقرب كوكب خارجي من نظامنا الشمسي حاليًا مرشحًا جيدًا لإيجاد عالم صالح للسكن أو حياة خارج الأرض.
في السنوات الأخيرة ، كرس Kipping وزملاؤه أنفسهم ومختبر Cool Worlds لدراسة الكواكب الخارجية المحتملة حول Proxima Centauri. باستخدام الساتل الصغير للتغير وتذبذب النجوم التابع لوكالة الفضاء الكندية (MOST) ، قام Kipping وزملاؤه بمراقبة Proxima Centauri في مايو من عام 2014 ومرة أخرى في مايو من عام 2015 للبحث عن علامات على الكواكب العابرة.
في حين تم اكتشاف Proxima b في النهاية من قبل علماء الفلك في ESO باستخدام طريقة السرعة الشعاعية ، كانت هذه الحملة مهمة في لفت الانتباه إلى احتمالية العثور على كواكب أرضية يمكن أن تكون قابلة للسكن حول النجوم القريبة من نوع M (قزم أحمر). في المستقبل ، يأمل Kipping وفريقه أيضًا في إجراء دراسات على Proxima b لتحديد ما إذا كان لديها جو وتحديد ما يمكن أن يكون CRF الخاص به.
مرة أخرى ، يبدو أن أحد الكواكب الصخرية العديدة التي تدور حول نجم قزم أحمر (والذي هو أقرب إلى الأرض) قد يكون مرشحًا أساسيًا لدراسات إمكانية العيش! المسوحات المستقبلية ، والتي ستستفيد من إدخال التلسكوبات من الجيل التالي (مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي) سوف تكشف بلا شك المزيد عن هذا النظام وأي عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكن.
