کشف سیاره‌ای که شرایط حیات را دارد
کشف سیاره‌ای که شرایط حیات را دارد
مجله علمی ایلیاد - ستاره‌شناسان سیاره‌ی فراخورشیدی که بیش از دو برابر اندازه‌ی زمین و احتمالاً قابل سکونت است را کشف کردند و به این ترتیب، جستجوی حیات در سیاراتی که به طور قابل توجهی بزرگ‌تر از زمین، اما کوچک‌تر از نپتون هستند را آغاز کردند.
تیمی از دانشگاه کمبریج از داده‌های اتمسفری، جرم و شعاع سیاره‌ی فراخورشیدیِ «K2-18b» استفاده کرد و مشخص کرد که این امکان وجود دارد که K2-18b در شرایط قابل سکونت در زیر اتمسفرِ غنی از هیدروژن خود، دارای آب مایع باشد. این نتایج در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
شعاع سیاره‌ی فرخورشیدیِ K2-18b که در فاصله‌ی ۱۲۴ سال نوری از ما قرار دارد، ۲.۶ برابر زمین و جرم آن ۸.۶ برابر زمین است و در منطقه‌ی قابل سکونتی که دمای آن می‌تواند وجود آب مایع را فراهم کند، به دور ستاره‌ی خود می‌چرخد. در پائیز ۲۰۱۹ که دو تیم مختلف از کشف بخار آب در اتمسفرِ غنی از اتمسفرِ K2-18b خبر دادند، این سیاره مورد توجه رسانه‌های بسیاری قرار گرفت. با این حال، حدود اتمسفر و شرایط تحتانی و داخلی آن هنوز نامعلوم است.
دکتر «نیکو مدحوسودان» از موسسه‌ی ستاره‌شناسی کمبریج و رهبر این تحقیق جدید، می‌گوید: «بخار آب در اتمسفر بسیاری از سیارات فراخورشیدی کشف شده است، اما حتی اگر سیاره‌ای در منطقه‌ی قابل سکونت قرار داشته باشد، لزوماً به این معنا نیست که شرایط قابل سوکنتی روی سطح آن وجود دارد. برای دستیابی به چشم‌اندازهای سکونت، مهم است که شرایط اتمسفری و داخلی روی سیاره را به خوبی درک کنیم؛ به ویژه اینکه آیا آب مایع می‌تواند در زیر اتمسفر وجود داشته باشد یا نه؟»
با توجه به اندازه‌ی بزرگِ K2-18b، بیان شده که این سیاره بیشتر شبیه نسخه‌ی کوچکتری از نپتون است، نه نسخه‌ی بزرگ‌تری از زمین. انتظار می‌رود که این نوع سیارات، پوشش هیدروژنیِ قابل توجهی در اطراف لایه‌ی آبِ پرفشار داشته باشد و هسته‌ی داخلیِ آن از سنگ و آهن باشد. اگر پوشش هیدروژن خیلی ضخیم باشد، دما و فشار در سطح لایه‌ی آب در زیر، آن‌قدر زیاد خواهد بود که از حیات پشتیبانی نخواهد کرد.
مدحوسودان و تیمش نشان داده‌اند که با وجود اندازه‌ی K2-18b، پوشش هیدروژنی‌اش لزوماً ضخیم نیست و لایه‌ی آب آن می‌تواند شرایط مناسبی برای پشتیبانی از حیات داشته باشد. آنها از مشاهدات موجود اتمسفر و نیز جرم و شعاع سیاره استفاده کردند تا ترکیب و ساختار اتسمفر و درون آن‌را با استفاده از مدل‌های عددی دقیق و روش‌های آماری برای توضیح داده‌ها، تعیین کنند.
محققان تایید کردند که اتمسفر این سیاره غنی از هیدروژن است و میزان قابل توجهی بخار آب دارد. همچنین دریافتند که میزان سایر مواد شیمیایی مانند متان و آمونیاک کمتر از حد انتظار بود. هنوز معلوم نیست که آیا می‌توان این مقادیر را به فرآیندهای بیولوژیکی نسبت داد یا خیر؟
این تیم سپس از خصوصیات اتمسفری به عنوان شرایط مرزی برای مدل‌های درون سیاره استفاده کردند و طیف گسترده‌ای از مدل‌هایی را که می‌توانند خصوصیات اتمسفری و نیز جرم و شعاع سیاره را توضیح دهند، بررسی کردند. این امر باعث شد که محققان به طیفی از شرایط ممکن در درون سیاره دست یابند، شرایطی مانند میزان پوشش هیدروژن و دماها و فشارهای موجود در لایه‌ی آب.
«متیو نیکسون» دانشجوی دکتری موسسه‌ی ستاره‌شناسی و از نویسندگان این تحقیق، می‌گوید: «ما می‌خواستیم ضخامت پوشش هیدروژن را بدانیم؛ اینکه هیدروژن تا چه عمقی وجود دارد. اگرچه این سؤال چندین راه‌حل دارد، اما ما نشان دادیم که برای توضیح تمام مشاهدات با همدیگر، به هیدروژنِ زیادی نیاز نداریم.»
محققان دریافتند که حداکثر میزان پوشش هیدروژنی که داده‌ها آن را مجاز می دانند، تقریباً شش درصدِ جرم سیاره است، اگر چه اکثر راه‌حل‌ها به مقدار بسیار کمتری نیاز دارند. حداقل میزان هیدروژن تقریباً یک میلیونمِ جرم است که شبیه به کسر جرمیِ اتمسفر زمین است. به ویژه، برخی از سناریوها، سیارات پوشیده شده از آب را ممکن می‌دانند و بر این باورند که در زیر اتمسفر در فشارها و دماهایی مانند فشارها و دماهای یافته‌شده در اقیانوس‌های زمین، آب مایع وجود دارد.
این مطالعه، جستجوی شرایط قابل سکونت و نشانه‌های زیستی در خارج از منظومه‌ی شمسی و در سیارات فراخورشیدی که بسیار بزرگ‌تر از زمین هستند را آغاز و ممکن می‌کند. علاوه بر این، سیاراتی مانند K2-18b، با امکاناتِ رصدِی فعلی و آینده، بیشتر برای مشاهداتِ جوی قابل دسترسی هستند. می‌توان محدودیت‌های جوی به دست آمده در این مطالعه را با استفاده از مشاهداتِ آینده با امکانات بزرگ‌تری مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، اصلاح کرد.