سیاره هم‌اندازه زمین، GJ 1132 B، راز بزرگی را فاش کرد: آیا حیات در آنجا غیرممکن است؟

مطالعه‌ای جدید، با بهره‌گیری از مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تحلیل دقیقی که در نشریه The Astrophysical Journal به چاپ رسیده، شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد سیاره فراخورشیدی GJ 1132 B، با اندازه و چگالی مشابه زمین، فاقد جو قابل‌توجهی است. این کشف، به سوالی دیرینه در مورد ترکیبات جوی این سیاره پاسخ داده و شرایط سخت حاکم بر سیارات سنگی که در نزدیکی ستاره‌های کوچک و فعال در حال چرخش هستند را برجسته می‌کند.

درک محیط خشن GJ 1132 B

GJ 1132 B یک سیاره فراخورشیدی سنگی است که تقریباً 1.6 برابر اندازه زمین است و به دور یک ستاره کوتوله M در فاصله تقریبی 39 سال نوری در حال گردش است. نزدیکی این سیاره به ستاره میزبان، آن را در معرض تابش شدید ستاره‌ای و بادهای خورشیدی قرار می‌دهد که از عوامل اصلی تاثیرگذار بر حفظ جو هستند. مطالعات پیش از مشاهدات JWST نشان می‌داد که این سیاره ممکن است جو رقیقی داشته باشد که احتمالاً غنی از بخار آب یا هیدروژن باشد. با این حال، داده‌های ابزار NIRSpec بر روی JWST نشان‌دهنده عدم وجود کامل ویژگی‌های طیفی است که وجود هر گونه پوشش گازی را نشان دهد.

شرایط سخت GJ 1132 B از نظر قرار گرفتن در معرض تشعشعات ستاره‌ای یادآور سیاره زهره است، اما تفاوت اصلی، عدم وجود گازهای گلخانه‌ای قابل تشخیص است که نشان می‌دهد هرگونه جو اولیه که این سیاره داشته، احتمالاً در اوایل تاریخ خود از بین رفته است. این کشف، بینش‌های مهمی را در مورد فرایندهای فرسایش جوی، به ویژه برای سیاراتی که به دور ستاره‌های کم‌جرم می‌چرخند (که رایج‌ترین نوع ستاره‌ها در کهکشان هستند) ارائه می‌دهد. پیامدهای این یافته‌ها به جستجوی گسترده‌تر برای جهان‌های قابل سکونت گسترش می‌یابد، زیرا سیاراتی که در مدارهای نزدیک به دور کوتوله‌های M می‌چرخند، ممکن است بسیار کمتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، قابل سکونت باشند.

نقش JWST در توصیف اتمسفر سیارات فراخورشیدی

تلسکوپ فضایی جیمز وب با ارائه حساسیت بی‌سابقه‌ای در طیف فروسرخ، علم سیارات فراخورشیدی را متحول کرده و به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا جو سیارات سنگی کوچک را نیز بررسی کنند. برای GJ 1132 B، استفاده از طیف‌سنجی عبوری (transmission spectroscopy) به محققان این امکان را داد تا نحوه جذب نور ستارگان هنگام عبور از جو سیاره (یا عدم وجود آن) را اندازه‌گیری کنند. عدم وجود خطوط جذب مربوط به آب، متان، دی‌اکسید کربن یا هیدروژن، ماهیت صخره‌ای این سیاره را تأیید کرد.

این یافته، توانایی JWST در تمایز بین سیارات دارای جو ضخیم و قابل تشخیص و سیارات عملاً بدون هوا را نشان می‌دهد، حتی زمانی که شعاع سیاره نسبتاً کوچک باشد. داده‌های این تلسکوپ نه تنها اشارات قبلی از تلسکوپ فضایی هابل و مشاهدات زمینی را تأیید می‌کند، بلکه معیار جدیدی را برای مطالعه سیارات فراخورشیدی زمینی تعیین می‌کند و الگویی برای مشاهدات آینده از جهان‌هایی با اندازه مشابه ارائه می‌دهد.

پیامدها برای شکل‌گیری سیاره‌ای و قابلیت سکونت

عدم وجود جو در GJ 1132 B پیامدهای عمیقی برای درک ما از شکل‌گیری سیاره‌ای و حفظ عناصر فرار دارد. یک فرضیه این است که سیاراتی که در نزدیکی ستاره‌های کم‌جرم شکل می‌گیرند، ممکن است در ابتدا جوی را به دست آورند که به سرعت به دلیل فعالیت شدید ستاره‌ای از بین می‌رود. این موضوع با این ایده همسو است که بسیاری از سیارات هم‌اندازه زمین که به دور کوتوله‌های سرخ می‌چرخند، ممکن است علیرغم اندازه و چگالی خود، بایر و غیرقابل سکونت باشند.

از منظر قابلیت سکونت، عدم وجود جو، امکان وجود آب مایع در سطح را منتفی می‌کند که یکی از الزامات کلیدی برای حیات آن‌طور که ما می‌دانیم است. این نتایج تأکید می‌کنند که اندازه سیاره به تنهایی برای تعیین قابلیت سکونت کافی نیست و محیط ستاره‌ای و تکامل جوی باید در نظر گرفته شود. مطالعات آینده در مورد سیارات در سیستم‌های مشابه، احتمالاً بر تعادل بین قرار گرفتن در معرض تشعشعات، محافظت مغناطیسی و اتلاف جوی تمرکز خواهد کرد و بینش‌هایی را در مورد اینکه کدام سیارات ممکن است شرایط پشتیبانی از حیات را حفظ کنند، ارائه می‌دهد.

پیشبرد جستجو برای سیارات فراخورشیدی قابل سکونت

مطالعه GJ 1132 B بر ضرورت ترکیب مشاهدات با دقت بالا با مدل‌های نظری قوی تأکید می‌کند. با درک اینکه کدام سیارات جو خود را از دست می‌دهند و چرا، ستاره‌شناسان می‌توانند کاندیداهای امیدوارکننده‌تر برای سکونت را بهتر هدف قرار دهند. موفقیت JWST در تشخیص – یا در این مورد، تأیید عدم وجود – یک جو، نقش حیاتی تلسکوپ‌های نسل بعدی را در پالایش فهرست جهان‌های بالقوه قابل سکونت ما برجسته می‌کند.

علاوه بر این، این یافته‌ها، توسعه مدل‌های تکامل جوی را تشویق می‌کند که برای سیارات اطراف ستاره‌های فعال طراحی شده‌اند. چنین مدل‌هایی می‌توانند بازه زمانی از بین رفتن جو، ترکیب گازهای باقیمانده و احتمال تشکیل جوهای ثانویه ناشی از خروج گازهای آتشفشانی یا برخورد دنباله‌دارهای متاخر را پیش‌بینی کنند. رویکرد یکپارچه ترکیب مشاهدات و شبیه‌سازی‌ها، نشان‌دهنده مرزهای علم سیارات فراخورشیدی در دهه آینده است.

منبع