کشف جهانی هم‌اندازه زمین و پوشیده از آتشفشان

به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، اخترشناسان یک سیاره فراخورشیدی یا جهانی فراتر از منظومه شمسی به‌اندازه زمین کشف کرده‌اند که ممکن است از آتشفشان‌های متعدد پوشیده شده باشد. این سیاره که LP 791-18 d نام دارد دارای شعاع و جرمی مطابق زمین است، احتمالاً به‌اندازه «آیو» قمر مشتری که فعال‌ترین جسم آتشفشانی در منظومه شمسی به‌شمار می‌رود، دچار فوران‌های آتشفشانی می‌شود.

کشف این سیاره فراخورشیدی یک کشف خارق‌العاده محسوب می‌شود، چراکه شباهت‌های موجود میان آن و زمین، همچنین چشم‌انداز فعالیت زمین‌شناسی قابل تشخیص و فرآیندهای آتشفشانی روی آن، LP 791-18 d را به یک مکان کلیدی برای درک بهتر چگونگی شکل‌گیری و تکامل جهان‌های زمینی تبدیل می‌کند.

علاوه بر این به‌دلیل اندازه بسیار کوچک ستاره آن‌که تنها کمی بزرگ‌تر از سیاره مشتری است، امکان تشخیص اتمسفر این سیاره فراخورشیدی در صورت وجود با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمزوب وجود دارد.

«تس» و «اسپیترز» فضاپیماهایی برای کشف‌های فراخورشیدی

LP 791-18 d با استفاده از داده‌های تس (ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی عبوری)، تلسکوپ فضایی اسپیتزر و همچنین مجموعه‌ای از رصدخانه‌های زمینی کشف شده و مورد مطالعه قرار گرفته است.

تس که در هجدهم آوریل ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شد، یک مأموریت پیمایشی در سراسر آسمان است که سیارات فراخورشیدی را در اطراف ستارگان درخشان نزدیک کشف می‌کند. تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا نیز که در سال ۲۰۰۳ پرتاب شد، چهارمین و آخرین تلسکوپ افزوده‌شده به برنامه رصدخانه بزرگ ناسا بود. مأموریت اسپیتزر تبدیل شدن به رصدخانه برتر نور مادون قرمز ناسا بود که به اخترشناسان فرصتی برای مطالعه جهان در این بخش حیاتی از طیف الکترومغناطیسی نور را با وضوح و حساسیت بی‌سابقه‌ای ارائه می‌کرد. کل داده‌های علمی جمع‌آوری‌شده توسط اسپیتزر در طول عمر خود از طریق آرشیو داده‌های اسپیتزر که در آرشیو علوم مادون قرمز IPAC در کالتک پاسادنا در کالیفرنیا نگهداری می‌شود، در دسترس عموم قرار دارد.

نتایج بررسی‌های اخترشناسان درباره سیاره LP 791-18 d نیز که در موسسه تحقیقاتی تروتیر برای تحقیق در مورد سیارات فراخورشیدی (iREx) مستقر در دانشگاه مونترال انجام گرفته است در مجله علمی Nature منتشر شد. این موسسه بهترین محققان در زمینه سیارات فراخورشیدی را گرد هم می‌آورد که روی پروژه‌های نجوم رصدی فعلی و آینده کار می‌کنند و هدف نهایی آن یافتن حیات فراتر از منظومه شمسی است.

بیش از دوازده دانشگاه، مؤسسه تحقیقاتی و رصدخانه در سراسر جهان در این مأموریت به همراه تس و اسپیتزر شرکت دارند که تعدادی از آن‌ها عبارت است از نورثروپ گرومن مستقر در فالز چرچ ویرجینیا، مرکز تحقیقات ایمز ناسا در دره سیلیکون کالیفرنیا، مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان در کمبریج ماساچوست، آزمایشگاه لینکلن MIT همچنین مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور. نکته جالب توجه این‌که سال‌ها از پایان مأموریت اسپیتزر و بازنشسته شدن آن می‌گذرد، با این حال اکتشافات آن همچنان ادامه دارد که این امر حاکی از موفقیت مهندسین و دانشمندان فعال در این پروژه در مسیر ایجاد مجموعه‌ای از داده‌ها است که هنوز هم یک دارایی ارزشمند برای جامعه اخترفیزیک به‌شمار می‌رود.

LP 791-18 d؛ یک سیاره فراخورشیدی زمینی

سیاره LP 791-18 d جهانی به‌اندازه زمین است که در فاصله ۹۰ سال نوری از آن در صورت فلکی پیاله واقع در نیم‌کره جنوبی آسمان قرار دارد. این سیاره به دور یک ستاره کوتوله قرمز کوچک می‌چرخد و تخمین زده می‌شود تنها کمی بزرگ‌تر و پرجرم‌تر از زمین باشد. صورت فلکی جنوبی پیاله در فصل بهار (ماه آوریل) بهتر قابل مشاهده است، قدر ظاهری درخشان‌ترین ستاره آن، ستاره لابروم، ۳.۵۷ است و مرز آن ۱۰ ستاره دارد که میزبان سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده هستند.

نور فروسرخ ستاره میزبان سیاره LP 791-18 d توسط تلسکوپ اسپیتزر رصد شد. مشاهدات این سیستم در اکتبر ۲۰۱۹ از آخرین داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط اسپیتزر پیش از خاموش کردن آن بود.

تیم تحقیق از داده‌های این فضاپیما برای تعیین این‌که سیاره کشف‌شده تا چه میزان شبیه به زمین است استفاده کردند و دریافتند سیاره فراخورشیدی LP 791-18 d با دوره مداری تنها ۲.۸ روز، بسیار نزدیک به ستاره میزبان خود قرار دارد. با این حال ستاره آن بسیار کوچک‌تر و از خورشید است و درخشندگی کمتری نسبت به آن دارد. بنابراین دمای LP-791-18 d تنها کمی بیشتر از دمای زمین است.

LP 791-18 d به‌صورت جزر و مدی قفل است؛ به این معنی که همواره یک سمت آن رو به ستاره خود قرار دارد. احتمال می‌رود این سمت که طرف روز سیاره است بسیار گرم باشد تا حدی که آب مایع در آن دیده نشود، اما میزان فعالیت آتشفشانی که گمان می‌رود در سرتاسر سیاره رخ می‌دهد به حفظ جو سیاره منجر می‌شود که این امر به‌احتمال زیاد منجر به تراکم آب در سمت چپ سیاره می‌شود.

وجود فعالیت‌های آتشفشانی در LP 791-18 d

اخترشناسان پیش از کشف LP 791-18 d دو جهان دیگر در همین منظومه به نام‌های LP 791-18 b و LP 791-18 c نیز کشف کرده بودند که سیاره درونی b حدود ۲۰ درصد بزرگ‌تر از زمین است. سیاره خارجی c نیز حدوداً ۲.۵ برابر زمین است و جرمی بیش از هفت برابر جرم زمین دارد.

تیم تحقیق با ردیابی دقیق حرکت این سیارات متوجه شد که سیارات c و d در هنگام ردیابی مدار خود از نزدیکی یکدیگر عبور می‌کنند و در نزدیک‌ترین حالت تنها ۱.۵ میلیون کیلومتر از هم فاصله دارند که ۳۳ برابر بیشتر از فاصله مریخ و زمین با یکدیگر است. هر گذر نزدیک بین سیارات یک کشش گرانشی روی سیاره d ایجاد می‌کند که باعث می‌شود مدار آن کمتر دایره‌ای و بیشتر بیضوی شود. در طول این مسیر بیضی‌شکل، سیاره d هر بار که به دور ستاره می‌چرخد کمی تغییر شکل می‌دهد که این امر می‌تواند اصطکاک داخلی کافی برای گرم کردن چشمگیر درون سیاره و ایجاد فعالیت آتشفشانی در سطح آن ایجاد کند.

در اصل اخترشناسان محاسبه کردند که این تغییر شکل گرمای زیادی را در داخل سیاره تولید می‌کند که باید از طریق فعالیت‌های آتشفشانی شدید به سطح منتقل شود، همان‌طور که مشتری و بعضی از قمرهای آن به روشی مشابه بر آیو تأثیر می‌گذارند. به بیان ساده‌تر، اصطکاک قابل‌توجهی که توسط گرمایش جزر و مدی در سیاره ایجاد می‌شود، مسئول گرم کردن فضای داخلی آن تا میزان قابل‌توجهی می‌شود و در نهایت وجود یک اقیانوس ماگمایی زیرسطحی را امکان‌پذیر می‌کند. با توجه به این پدیده که با عنوان گرمایش جزر و مدی شناخته می‌شود، LP 791-18 d احتمالاً پوشیده از آتشفشان‌های بسیار است.

تلسکوپ فضایی جیمزوب پیش از این رصد زمان در LP 791-18 c را مورد تأیید قرار داده است و دانشمندان گمان می‌کنند سیاره کشف‌شده فعلی یک گزینه استثنایی برای مطالعات جوی طی مأموریت کشف و رصد سیاره‌های فراخورشیدی و امکان وجود حیات در آن‌ها است. این سیاره در لبه داخلی یک منطقه قابل سکونت قرار دارد که عبارت است از محدوده سنتی فاصله یک سیاره از ستاره خود که دانشمندان فرض می‌کنند در آن امکان وجود آب مایع در سطح سیاره وجود دارد.

چنانچه LP 791-18 d به‌اندازه‌ای که تیم تحقیقاتی گمان می‌کند از نظر زمین‌شناسی فعال باشد، می‌تواند جو خود را حفظ کند و بنابراین دما در سمت شب آن به‌میزان کافی برای متراکم شدن آب کاهش یابد.

دانشمندان پژوهشی موسسه علوم سیارات فراخورشیدی ناسا، یکی از بزرگ‌ترین سوالات موجود در اختر-زیست‌شناسی را بررسی این امر معرفی کردند که آیا فعالیت زمین‌ساختی یا آتشفشانی برای حیات ضروری است یا خیر. اختر-زیست‌شناسی رشته‌ای است که به‌طور گسترده به مطالعه منشأ حیات روی زمین و فراتر از آن می‌پردازد.

نکته اینجا است که این فرآیندها علاوه بر ایجاد جو بالقوه، می‌توانند موادی هم‌چون کربن را تولید کنند که برای حیات بسیار مهم است و در صورت نبود فعالیت‌های یادشده در زیر پوسته زمین محبوس می‌ماند.

یک جهان زمینی جدید در یک سیستم چند سیاره‌ای

سیستم سیاره LP 791-18 d یک آزمایشگاه ارزشمند برای آزمایش فرضیه‌های مختلف مربوط به شکل‌گیری و تکامل سیارات زمینی در اختیار منجمان قرار می‌دهد. این سیاره تازه کشف‌شده، جهانی به‌اندازه زمین است که به احتمال زیاد در یک منظومه چند سیاره‌ای پوشیده از آتشفشان‌های متعدد قرار دارد و فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را برای پیشبرد علم نه تنها در بخش نجوم، بلکه در بسیاری از زمینه‌های دیگر به‌ویژه زمین‌شناسی، علوم سیاره‌ای، علوم جوی و احتمالاً اختر- زیست‌شناسی فراهم می‌کند.