اكتشف العلماء أن كوكبًا صالحًا للسكن يقوم بتجريد غلافه الجوي، الأمر الذي سيجعل العالم، Trappist-1e، غير صالح للحياة في نهاية المطاف. يحدث هذا التجريد بسبب التيارات الكهربائية التي تنشأ أثناء دوران الكوكب حول نجمه القزم الأحمر.
يعد هذا اكتشافًا مهمًا لأن هذا الكوكب الخارجي يدور حول نجم قزم أحمر صغير في نظام Trappist-1، وهو أحد الأهداف الرئيسية في مطاردة الكائنات الفضائية. من بين العوالم الصخرية السبعة الشبيهة بالأرض في النظام، توجد ثلاثة على الأقل في المنطقة الصالحة للسكن، وهي المنطقة المحيطة بنجم ليست ساخنة جدًا ولا باردة جدًا بحيث لا تسمح للكوكب بدعم الماء السائل.
لا يمكن لكوكب بدون غلاف جوي أن يحتفظ بالمياه السائلة، حتى لو كان في المنطقة الصالحة للسكن، والمعروفة أيضًا باسم “منطقة المعتدل”. يوضح هذا أن Trappist-1e موجود في المنطقة الصالحة للسكن للقزم الأحمر Trappist-1، الذي يقع على بعد 40 سنة ضوئية من الأرض، لكن قد يكون سكنه سريعًا.
نفس الظاهرة التي تؤثر على الغلاف الجوي لـ Trappist-1e يمكن أن تؤثر أيضًا على أجواء الكواكب الأخرى في هذه المنطقة الصالحة للسكن، وهو خبر سيئ لإمكانية العثور على حياة في هذا النظام.
متعلق ب: يبدو أن الكوكب الخارجي TRAPPIST-1 ليس له غلاف جوي، وقد تكون هذه الحقيقة مخفية في نجمه، حسبما يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي
طرق لإزالة الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية
يبلغ حجم Trappist-1e حجم الأرض تقريبًا، ولكن كتلته تبلغ 0.7 مرة كتلة كوكبنا. وهو الكوكب الرابع من بعد نجمه، ويدور حول مسافة 0.028 مرة فقط من المسافة بين الأرض والشمس، ويكمل مداره في 6.1 يوم أرضي فقط.
على الرغم من هذا القرب، فإن ترابيست-1 أصغر بكثير وأكثر برودة من الشمس، لذا فإن منطقته الصالحة للسكن قريبة جدًا من سطحه مقارنة بالمنطقة الصالحة للسكن لنجمنا. ولتحقيق هذه الغاية، لا يبدو أن الإشعاع الصادر عن هذا القزم الأحمر يجرد الغلاف الجوي لـ TRAPPIST-1e، بل رياح من الجسيمات المشحونة المنبعثة من النجم تسمى “الرياح النجمية”.
“لقد رأينا كيف يتغير الطقس الفضائي على مدار الكوكب، ويتحول TRAPPIST-1e بسرعة كبيرة بين ظروف وضغوط الرياح النجمية المختلفة جدًا، مما يؤدي إلى نوع من ضغط النبض واسترخاء المجال المغناطيسي للكوكب،” سيسيليا كارافو، وهي عالمة في مجال الفضاء. قال بلاس: “عضو في الفريق في جامعة هارفارد وسميثسونيان وعالم فيزياء فلكية في موقع Space.com”. “إنه يدفع تيارًا كهربائيًا قويًا في الغلاف الجوي العلوي – الغلاف الأيوني – الذي يسخن الغلاف الجوي مثل السخان الكهربائي.”
وأوضح كارافو أن الأرض تواجه أيضًا اختلافات في الرياح الشمسية، والتي تسبب تسخينًا مشابهًا في غلافنا الجوي. والفرق هو أن الحرارة التي يشعر بها TRAPPIST-1e أقوى 100000 مرة من الحرارة التي تتعرض لها الأرض من الرياح الشمسية الشمسية. وذلك لأن Trappist-1e يتحرك بسرعة حول نجمه، وهذه الحركة تدفع تيارات أيونوسفيرية قوية تولد تسخينًا مكثفًا، وهو ما يسميه الفريق “تسخين جول الموجه بالجهد”.
وعلى الرغم من أن الفريق توقع هذا التأثير في وقت مبكر من عام 2017، إلا أن الباحثين فوجئوا عندما وجدوا أنه قوي جدًا الآن.
وقال جارافو: “قد يكون قويا للغاية بالنسبة لـ TRAPPIST-1e، لدرجة أن الحرارة تبخر الغلاف الجوي العلوي”. “في غضون ملايين السنين، يمكن أن يفقد الكوكب غلافه الجوي بالكامل بسبب هذا الحدث.”
يُظهر بحث الفريق أن هناك أكثر من طريقتين يمكن أن يفقد الكوكب غلافه الجوي.
صرح عوفر كوهين، عضو الفريق والباحث في علوم وتكنولوجيا الفضاء في لويل لموقع Space.com، أنه بشكل عام، يُعتقد أن فقدان الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية يكون مدفوعًا ببعض العمليات الخارجية. يتضمن ذلك الإشعاع القوي الصادر عن النجم، والذي يمكنه تسخين الغلاف الجوي وتركه، أو الجسيمات المشحونة على الكواكب ذات الرياح النجمية، والتي يمكن أن يكون لها تأثير تجريد قوي.
وقال كوهين: “في هذه الحالة، فإن ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي، وما يترتب على ذلك من فقدانه، يكون مدفوعًا فقط بحركة الكوكب السريعة. لذلك، يمكن أن يفقد الكوكب غلافه الجوي ببساطة عن طريق التحرك”. “عندما نكون كسالى للغاية بحيث لا نتمكن من إزالة الثلج من سقف سيارتنا، نأمل أن يعمل الهواء المتحرك حول السيارة لصالحنا ويزيل الثلج – على الأقل هذا ما نفعله في منطقة بوسطن.
“أعتقد أنه من الرائع حقًا أن تتمكن الكواكب من القيام بذلك في أغلفتها الجوية.”
ماذا عن كواكب Trappist-1 الأخرى؟
على الأرض، يحمي الغلاف المغناطيسي غلافنا الجوي، مما يؤدي إلى انحراف الجسيمات المشحونة إلى أسفل خطوط المجال المغناطيسي وخلف كوكبنا. لقد تم تجريد المريخ، الذي يفتقر إلى مجال مغناطيسي قوي، من غلافه الجوي بسبب الرياح الشمسية والإشعاع الشمسي المكثف. وفي الواقع، ربما يكون الكوكب الأحمر قد فقد مياهه في الفضاء نتيجة لذلك.
يُعتقد أن Trappist-1e يمتلك غلافًا مغناطيسيًا، لكن هذه النتائج تظهر أنه قد لا يكون كافيًا لمنعه من تجريد الغلاف الجوي.
قال جارافو: “في العادة، يعمل المجال المغناطيسي للكوكب بمثابة فقاعة واقية، ولكن حول TRAPPIST-1e، تتعرض هذه الفقاعة للخطر. ويتفاعل المجال المغناطيسي للكوكب مع النجم، مما يخلق مسارات تسمح للجسيمات من النجم بضرب الكوكب مباشرة”. . “هذا لا يزيل الغلاف الجوي فحسب، بل يسخنه أيضًا بشكل كبير، مما يتسبب في فقدان TRAPPIST-1e وجيرانه لغلافهم الجوي تمامًا.”
Trappist-1e هو الكوكب الرابع من النجم القزم الأحمر الموجود في مركز هذا النظام الكوكبي المذهل للعوالم الصخرية. واكتشف علماء الفلك في وقت سابق أن Trappist-1b، أقرب كوكب خارج المجموعة الشمسية إلى النجم، قد فقد غلافه الجوي بالفعل.
يفترض الفريق أن تسخين جول الناتج عن الجهد الكهربي يمكن أن يؤثر على Trappist-1f وTrapبيست-1g، مما يؤدي إلى إزالة غلافهما الجوي أيضًا، وإن كان بدرجة أقل مما يحدث مع Trappist-1e. نظرًا لأن المسافات بين الأرض والشمس تبلغ 0.038 و0.04683 مرة نجمهما، على التوالي، فإن هذه الكواكب تتحرك بشكل أبطأ خلال الرياح النجمية للقزم الأحمر من Trappist-1e.
وقال جارافو: “الكواكب الأقرب إلى ترابيست-1 سيكون لها مصير أكثر شدة، وستكون أكثر اعتدالا قليلا”. “أتصور أن جميع كواكب Trappist-1 ستواجه صعوبة في الاحتفاظ بأي غلاف جوي.”
يمكن أن يكون لنتائج الفريق آثار تتجاوز نظام Trappist-1 والبحث عن كواكب خارجية صالحة للسكن والحياة خارج النظام الشمسي. ويشيرون إلى أن الكواكب الخارجية القريبة من نجومها ربما فقدت غلافها الجوي، حتى لو كانت داخل المنطقة الصالحة للسكن لهذا النجم.
يمكن أن تساعد النتائج أيضًا في اقتراح النجوم التي يمكن أن تستضيف كواكب تحتوي على جزيئات تشير إلى وجود الحياة: المؤشرات الحيوية.
وخلص جارافو إلى أن “أبحاثنا تشير إلى أن النجوم المضيفة منخفضة الكتلة ليست واعدة جدًا لاستضافة الكواكب ذات الغلاف الجوي”. “العثور على النجوم المضيفة المثالية للكواكب الصالحة للسكن ومراقبة هذا النقل الجوي باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي والمراصد المستقبلية، ولكن أيضًا تطوير التكنولوجيا لتفسير تلك النتائج بناءً على المؤشرات الحيوية.”
تم نشر بحث الفريق في 16 فبراير مجلة الفيزياء الفلكية.