يستمر مجال أبحاث الكواكب الخارجية في النمو بسرعة فائقة. بفضل بعثات مثل تلسكوب كيبلر الفضائي، أكثر من أربعة آلاف
على سبيل المثال ، تمكنت مجموعة من علماء الفلك من تصوير سطح كوكب يدور حول نجم قزم أحمر للمرة الأولى. باستخدام بيانات من وكالة ناسا تلسكوب سبيتزر الفضائي، تمكن الفريق من تقديم لمحة نادرة عن الظروف على سطح الكوكب. وبينما كانت هذه الظروف غير مضيافة إلى حد ما - شبيهة بشيء مثل هاديس ، ولكن مع القليل من الهواء للتنفس - يمثل هذا انفراجًا كبيرًا في دراسة الكواكب الخارجية.
كما أشاروا في دراستهم التي ظهرت مؤخراً في المجلة طبيعة، فإن الكوكب الذي لاحظوه (LHS 3844b) هو جسم أرضي (يعرف أيضًا بالصخرية) يدور حول نجم بارد من نوع M (قزم أحمر) يقع على بعد 48.6 سنة ضوئية من الأرض. تم اكتشاف هذا الكوكب في الأصل من قبل ساتل مسح الكواكب الخارجية العابر (TESS) في عام 2018 ، هو 1.3 ضعف نصف قطر الأرض ، ويدور نجمه بفترة 11 يومًا.
واكتشافًا لاسمه ، اكتشف TESS الكوكب باستخدام طريقة Transit ، حيث الانخفاضات الدورية في لمعان النجم هي إشارات إلى أن كوكبًا يمر أمامه (ويعرف أيضًا باسم العبور) بالنسبة للمراقب. أثناء متابعة الملاحظات باستخدام البيانات من سبيتزركاميرا صفيف بالأشعة تحت الحمراء (IRAC) ، تمكن الفريق من اكتشاف الضوء لسطح LHS 3844b.
عادةً ما يكون هذا احتمالًا صعبًا لأن الضوء المنعكس من سطح الكوكب يغرقه الضوء الأكثر إشراقًا القادم من النجم. ومع ذلك ، منذ أن الكوكب يدور ذلك
كانت هذه الملاحظة هي المرة الأولى سبيتزر تمكنت البيانات من توفير معلومات حول الغلاف الجوي لكوكب أرضي حول قزم من النوع M. هذا أمر مشجع بشكل خاص لأن الأقزام من النوع M هي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في الكون ، حيث تمثل 75 ٪ من النجوم في درب التبانة وحدها. هم أيضًا الأكثر عمرًا ، وقادرون على البقاء في تسلسلهم الرئيسي لمدة تصل إلى 10 تريليون سنة.
لسوء الحظ ، كانت النتائج أقل من مشجعة فيما يتعلق بالبحث عن الكواكب "التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن". بناءً على مدار الكوكب والبيانات التي حصل عليها سبيتزر، الكوكب ليس لديه غلاف جوي قليل أو من المحتمل أن يكون مغطى
تم الاستدلال على ذلك باستخدام البياض السطحي LHS 3844b (أي انعكاسيته) ، التي كانت مظلمة تمامًا. وخلص رينيو هو ، عالم الكواكب الخارجية في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا والمؤلف المشارك في الدراسة ، مع زملائه إلى أن هذا كان على الأرجح نتيجة تغطية السطح بالبازلت ، وهو نوع من الصخور البركانية.
"نعلم أن فرس القمر
اكتشاف آخر أقل من المشجع كان نقل الحرارة الذي لا يذكر الذي يحدث بين جانب النهار والليل. علم الفريق بذلك من خلال قياس فرق درجة الحرارة بين جانبي الكوكب. في هذا الصدد ، فإن LHS 3844b قابلة للمقارنة مرة أخرى مع عطارد والقمر - جسمان ليس لهما جو تقريبًا وشهدت اختلافات هائلة في درجة الحرارة بين جانب النهار والليل.
كما أوضحت لورا كريدبرج ، الباحثة في مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) والمؤلفة الرئيسية للدراسة الجديدة ، أن غياب الغلاف الجوي كان التفسير الأكثر احتمالًا للتنوع الشديد الذي رأوه. وقالت: "إن تباين درجة الحرارة على هذا الكوكب كبير قدر الإمكان". "يتوافق هذا بشكل جميل مع نموذجنا
ومع ذلك ، فإن نتائج هذه الدراسة عميقة للغاية. بصرف النظر عن كونها المرة الأولى التي يتمكن فيها علماء الفلك من تصوير سطح كوكب صخري يدور حول نجم قزم أحمر (إنجاز كبير في حد ذاته) ، يمكن أن يلقي الضوء أيضًا على كيفية فقدان الأجواء الكوكبية بمرور الوقت. هذا له أهمية قصوى عندما يتعلق الأمر بالبحث عن إمكانية للسكن
لنأخذ المريخ ، المعروف باسم "توأم الأرض". في حين أن الأرض تمكنت من الاحتفاظ بغلافها الجوي (ونتيجة لذلك) المياه السائلة على سطحها ، فقد المريخ غلافه الجوي على مدى مليارات السنين ، لدرجة أنه كان لديه ما يقرب من 0.5 ٪ من الضغط الجوي للأرض. ويعزى ذلك إلى فقدان المريخ مجاله المغناطيسي بعد وقت قصير من تشكل الكوكب وتبريده.
وبسبب هذا ، خضع سطح المريخ لتغير مناخي شديد حيث فقدت كل مياهه السطحية. دراسة الكواكب الخارجية الصخرية التي فقدت غلافها الجوي - لا سيما تلك التي تدور حول النجم الأكثر شيوعًا في الكون - يمكن أن
"لدينا الكثير من النظريات حول كيفية أجواء الكواكب حول الأقزام M ، لكننا لم نتمكن من دراستها تجريبيًا. الآن ، مع LHS 3844b ، لدينا كوكب أرضي خارج نظامنا الشمسي حيث يمكننا للمرة الأولى أن نحدد بشكل ملاحظ أن الغلاف الجوي غير موجود. "
مقارنة بأشعة الشمس (نجم قزم أصفر من النوع G) ، تصدر الأقزام الحمراء من النوع M ضوءًا أقل بشكل عام ، ولكن مستويات عالية من الأشعة فوق البنفسجية. لا يمكن أن يكون هذا ضارًا للحياة في الجرعات العالية فحسب ، بل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تآكل الغلاف الجوي للكوكب. والأكثر من ذلك أن الأقزام الحمراء تكون عنيفة بشكل خاص في شبابها وتنتج الكثير من التوهجات ، مما يؤدي إلى رشقات من الإشعاع والجسيمات التي يمكن أن تجرد الغلاف الجوي للكوكب.
من المؤكد أن هذه الدراسة الأخيرة لا تلهم تمامًا النظرة الوردية للكواكب الصخرية التي تدور حول النجوم من النوع M. وبما أن هناك بحثًا يشير إلى أن أنظمة القزم الأحمر يمكن أن تكون المكان الأكثر ترجيحًا للعثور على الكواكب الصخرية التي تدور حول المنطقة النجمية الصالحة للسكن (HZ) ، فهي أيضًا لا تبشر بالخير لدراسات قابلية العيش. ولكن كما قال كريدبرج ، فإن هذه النتائج ليست بأي حال من الأحوال عالمية:
"ما زلت آمل أن الكواكب الأخرى حول الأقزام M يمكن أن تحافظ على الغلاف الجوي. تتنوع الكواكب الأرضية في نظامنا الشمسي بشكل كبير ، وأتوقع أن ينطبق الأمر نفسه على أنظمة الكواكب الخارجية ".
في هذه الأثناء ، يحمس الفلكيون بنتائج هذه الدراسة لما تعنيه دراسات الكواكب الخارجية. في السنوات القادمة ، إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي - التي تتمتع بقدرات تصوير IR أكثر تقدمًا إلى حد كبير - ستسمح بإجراء دراسات تصويرية مباشرة أكثر في طريق الكواكب الصخرية التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء.
وتشمل هذه Proxima b ، أقرب كوكب خارج نظامنا الشمسي ، ونظام الكواكب السبعة لـ TRAPPIST-1. سابقا، Spizter استخدمت أداة IRAC الخاصة بها لجمع البيانات حول نظام TRAPPIST-1 ، والتي كشفت أن بعضها يحتوي على الأرجح على جليد مائي. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم إطلاق العديد من المقاريب الأرضية عبر الإنترنت في العقد المقبل ، مما سيسمح بإجراء دراسات التصوير المباشر للكواكب الخارجية القريبة.
في الوقت المناسب أيضا ، لأن ناسا تخطط لإنهاء سبيتزر/ عمليات IRAC بحلول فبراير 2020 ، كإجراء لتوفير التكاليف. يشبه إلى حد كبير هابل و كبلر, سبيتزر ساعد في توجيه الطريق نحو الاكتشافات المستقبلية!
