اكتشف تلسكوب ويب أن كوكب الحمم البركانية له غلاف جوي وبيئته لا تدعم الحياة المعروفة.

الملخص:

بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وجد علماء الفلك دليلًا قويًا على وجود غلاف جوي على كوكب خارج المجموعة الشمسية مشابه للأرض المبكرة. الكوكب، المسمى HD 3167b، هو كوكب من الحمم البركانية، لكنه بارد جدًا بالنسبة لكوكب الحمم البركانية وحار جدًا بالنسبة للحياة. في السابق، اعتقدت الأوساط الأكاديمية بشكل عام أن الغلاف الجوي لكوكب صخري قريب جدًا من النجم سيتم تجريده بعيدًا عن طريق الإشعاع النجمي. تم الانتهاء من النتائج ذات الصلة من قبل فريق من جامعة شيكاغو وتم نشرها في العدد الأخير من مجلة The Astrophysical Journal Letters.

عالم الحمم البركانية المكتشف حديثًا HD 3167b. مصدر الصورة: الموقع الرسمي لناسا

يقع HD 3167b في اتجاه برج الحوت، على بعد حوالي 154 سنة ضوئية من الأرض. يستغرق الأمر 0.96 يومًا أرضيًا فقط، أي أقل من 24 ساعة، للدوران حول نجمه المضيف مرة واحدة، وهو مغلق مديًا: جانب واحد يواجه النجم دائمًا، والجانب الآخر مظلم دائمًا. وتظهر الحسابات النظرية أن درجة حرارة التوازن على جانبه المشمس يمكن أن تصل إلى 1786 كلفن، وهو ما يكفي لإذابة صخور السيليكات.

يبلغ نصف قطر الكوكب حوالي 1.6 مرة نصف قطر الأرض، وكتلته حوالي 4.84 مرة كتلة الأرض. إنها "الأرض الخارقة" الصخرية. نجمه المضيف HD 3167 أصغر قليلاً من الشمس، ولكن بسبب مداره القريب للغاية، فإن شدة الإشعاع الذي يتلقاه الكوكب لا تزال عالية جدًا.

استخدم فريق البحث أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة MIRI الخاصة بتلسكوب ويب لقياس الإشعاع الحراري على الجانب المواجه للشمس خلال فترة النافذة للكسوف الثانوي للكوكب. أظهرت النتائج أن درجة حرارة السطوع في الجانب النهاري أقل بكثير من التوقعات النظرية لكوكب صخري مجرد بدون غلاف جوي. التفسير الأكثر منطقية هو أن الغلاف الجوي يلعب دورًا تبريديًا: حيث ينعكس جزء من الإشعاع النجمي مرة أخرى، ويمكن للتدفق الجوي أيضًا أن ينقل الحرارة من جانب النهار إلى نصف الكرة الظليلة، وبالتالي خفض درجة حرارة الذروة على الجانب المواجه للشمس.

يغير هذا الاكتشاف فهم الناس لتطور الكواكب المنصهرة. ووفقا للنماذج السابقة، فإن الإشعاع فوق البنفسجي عالي الطاقة للنجم والرياح النجمية سيستمران في نفخ الغاز الخارجي للكوكب، مما يجعل من الصعب على مثل هذه الكواكب الحفاظ على غلافها الجوي لفترة طويلة. وبناء على ذلك، فمن المتوقع أن الغلاف الجوي لـ HD 3167b من المحتمل أن يأتي من الكوكب نفسه. يتبخر محيط الصهارة بشكل مستمر المواد الصخرية، ويجدد الغلاف الجوي العلوي، ويتنافس مع تجريد الرياح النجمية. وهو أيضًا كوكب الحمم البركانية المعروف حاليًا أنه يتلقى أضعف الإشعاع النجمي ولكن لديه دليل على وجود غلاف جوي.

وذكر الفريق أيضًا أنه لم يجد سوى دليل قوي على وجود الغلاف الجوي، وليس تأكيدًا نهائيًا. لا يمكن تحديد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي بدقة، وهناك حاجة إلى المزيد من عمليات رصد ويب الطيفية لتمييزه.

نظرًا لأن الأرض البدائية منذ مليارات السنين كانت أيضًا عالمًا مليئًا بالصهارة، فإن كواكب الحمم البركانية تعتبر "نماذج" للأرض المبكرة. إن مراقبة كيفية احتفاظ HD 3167b بغلافه الجوي ستساعدنا على فهم العملية التي من خلالها تبرد الأرض الفتية تدريجيًا في بيئتها الساخنة، مما يخلق الظروف الملائمة لظهور الماء السائل على السطح.

ومع ذلك، أشار الباحثون إلى أنه حتى لو تخلص الغلاف الجوي من بعض الحرارة، فإن الجانب النهاري من الكوكب لا يزال ساخنا بما يكفي لإذابة الصخور، ولا توجد به بيئة معيشية للحياة المعروفة.