جریان کم‌رمقی از گاز هلیوم که از یک سیاره خاکی دوردست در حال فرار است، چیزی را آشکار کرده که ستاره‌شناسان هرگز پیش از این به روشنی کشف نکرده بودند: وجود جو در اطراف سیاره‌ای شبیه به زمین در کمربند حیات (منطقه زیست‌پذیر) یک ستاره دیگر.
این نتیجه، قوی‌ترین مدرک تاکنون است که نشان می‌دهد سیاراتی از نظر ترکیب و دما شبیه به زمین – و با قابلیت بالقوه برای پشتیبانی از حیات – خارج از منظومه شمسی ما وجود دارند.
کالین چربیم (Collin Cherubim)، نویسنده اصلی این پژوهش که به‌تازگی مدرک دکتری خود را در رشته علوم زمین و سیاره‌ای از دانشگاه هاروارد دریافت کرده است، می‌گوید:
وجود جو برای اینکه یک سیاره بتواند از حیات، آن‌گونه که ما می‌شناسیم، پشتیبانی کند ضروری است.
این اولین باری است که کسی توانسته روی یک سیاره خاکی در کمربند حیات یک ستاره دیگر، جو کشف کند.
فرار هلیوم، وجود جو را آشکار می‌کند
این مطالعه که در مجله علم (Science) منتشر شده است، مشاهدات مربوط به نشت هلیوم از سیاره فراخورشیدی خاکی ال‌اچ‌اس ۱۱۴۰ بی (LHS 1140 b) را توضیح می‌دهد که در فاصله حدود ۴۸ سال نوری از زمین قرار دارد. پژوهشگران با راهنمایی پیش‌بینی‌های نظری، شواهدی یافتند که نشان می‌دهد این سیاره جو خود را حفظ کرده است.
سیاره LHS 1140 b به دور یک کوتوله سرخ در کمربند حیات این ستاره می‌چرخد؛ جایی که دما و سایر شرایط محیطی می‌توانند اجازه دهند آب مایع روی سطح آن باقی بماند.
اکنون هزاران سیاره فراخورشیدی شناخته شده‌اند، از جمله چندین سیاره خاکی در کمربندهای حیات. با این حال، اثبات اینکه آیا هر یک از این جهان‌ها دارای جو هستند یا خیر، بسیار دشوارتر بوده است.
رابین وردزورث (Robin Wordsworth)، استاد علوم و مهندسی محیط زیست و استاد علوم زمین و سیاره‌ای در هاروارد و یکی از استادان راهنمای رساله چربیم، می‌گوید:
بیست سال پیش، ما تعجب می‌کردیم که آیا اصلاً سیارات دیگری از نوع زمین وجود دارند یا خیر. سپس فهمیدیم که آن‌ها رایج هستند و چند تای آن‌ها را در کمربند حیات پیدا کردیم. سوال بعدی این بود که آیا هیچ‌یک از آن‌ها توانسته‌اند جو خود را حفظ کنند؟ حالا می‌دانیم که حداقل یکی از آن‌ها موفق شده است.
یک مدل ریاضی، سیگنال پنهان را پیش‌بینی می‌کند
پژوهش‌های قبلی سیارات خاکی را در کمربند حیات ستارگانشان شناسایی کرده بودند، اما هیچ‌کدام به‌طور شفاف اثبات نکرده بودند که چنین جهانی جو خود را برای میلیاردها سال حفظ کرده است.
یک مدل نظری که توسط چربیم و همکارانش توسعه یافته است، پیش‌بینی می‌کرد که لایه‌های بالایی جو LHS 1140 b حاوی هلیوم فراوانی است که به آرامی در حال نشت به فضا است.
پژوهشگران این پیش‌بینی را با طیف‌سنج WINERED نصب‌شده روی تلسکوپ ماژلان کلی در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی آزمایش کردند. فرصت آن‌ها طی یک تراز نادر رخ داد که در آن LHS 1140 b و سیاره دیگری در یک شب از مقابل ستاره خود عبور کردند.
هیچ سیگنالی از جو در اطراف یکی از سیارات ظاهر نشد. اما در اطراف LHS 1140 b، این ابزار هلیوم در حال فرار را شناسایی کرد و مدرکی ارائه داد که این جهان خاکی همچنان جو خود را نگه داشته است.
دیوید شاربونو (David Charbonneau)، استاد راهنمای مشترک چربیم، رئیس دپارتمان اخترشناسی هاروارد و اخترشناس مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونین، در ابتدا به این طرح تردید داشت. سیگنال پیشنهادی حاصل یک پیش‌بینی ریاضی بود و هرگز در اطراف یک سیاره خاکی مشاهده نشده بود.
اما داده‌ها دیدگاه او را تغییر داد!
شاربونو گفت:
کالین سیاراتی را که می‌شناختیم تحلیل کرد و پیش‌بینی کرد که این سیاره دارای جو هلیومی خواهد بود. سپس زمان استفاده از تلسکوپ را هماهنگ کرد، داده‌ها را به دست آورد و این کشف از نظر آماری کاملاً محکم و غیرقابل‌انکار بود.
ابزاری جدید برای تلسکوپ‌های زمینی
نتایج نشان می‌دهد که جستجو برای گازهای در حال فرار به فضا می‌تواند به رصدخانه‌های زمینی روشی کاربردی برای بررسی جو سیارات فراخورشیدی خاکی بدهد.
اخترشناسان تخمین می‌زنند که جو اطراف LHS 1140 b بیش از سه میلیارد سال دوام آورده است، که این سیاره را به گزینه‌ای مهم برای مطالعات بعدی تبدیل می‌کند.
چربیم امیدوار است ساختار شیمیایی کامل جو را تعیین کند و در نهایت بررسی کند که آیا LHS 1140 b دارای اقیانوس‌های سطحی یا سایر ویژگی‌های مرتبط با زیست‌پذیری هست یا خیر. او و همکارانش همچنین قصد دارند از این مدل برای جستجوی سیارات مشابه استفاده کنند.
او گفت:
این یک اعتبارسنجی برای مدل ما بود و امیدوارم تازه اولین مورد از مشاهدات بسیار بیشتری باشد که در آینده انجام خواهد شد.
منبع: Scitechdaily
