يرصد هابل بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب صغير خارج المجموعة الشمسية

قد يكون عالم البخار نموذجًا للكواكب المائية في جميع أنحاء مجرتنا

يسير البحث عن الحياة في الفضاء جنبًا إلى جنب مع البحث عن الماء على كواكب تدور حول نجوم أخرى. يعد الماء أحد الجزيئات الأكثر شيوعًا في الكون، وهو ضروري لجميع أشكال الحياة على الأرض. يعمل الماء كمذيب عن طريق إذابة المواد وتمكين التفاعلات الكيميائية المهمة في الخلايا الحيوانية والنباتية والميكروبية. إنه أفضل بكثير من السوائل الأخرى.

ينبهر علماء الفلك عندما تجد الكواكب الخارجية دليلاً على وجود بخار الماء. والهدف الأخير هو الكوكب GJ 9827d، الذي قد يكون له غلاف جوي مائي حوله. لا يزيد قطر هذا الكوكب عن ضعف قطر الأرض، وهو مثال للعوالم المائية في أماكن أخرى من مجرتنا. ولكن لا تخطط لشراء العقارات في GJ 9827d. هناك حرارة مثل الكوكب كوكب الزهرةعند 800 درجة فهرنهايت. إنه يجعل لعالم مشبع بالبخار.

هذا عرض فني لـ GJ 9827d، أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشاف بخار جوي له. يعد هذا الكوكب مثالاً على الكواكب المحتملة ذات الأجواء المائية في أماكن أخرى من مجرتنا. ويدور الكوكب، الذي يبلغ قطره ضعف قطر الأرض، حول النجم القزم الأحمر GJ 9827. الكوكبان الداخليان في النظام موجودان على اليسار. من المتوقع أن تكون نجوم الخلفية مرئية للعين المجردة عند النظر إلى شمسنا. الشمس خافتة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها. Regulus هو النجم الأزرق في أعلى اليمين. النجم الأصفر الموجود أسفل المركز هو تينيبولا. النجم الأزرق في أسفل اليمين هو السنبلة. على اليسار برج الأسد وعلى اليمين برج العذراء. وتقع كلتا المجرتين على بعد 97 سنة ضوئية من منظور أرضنا. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، ليا هوستاك (STScI)، رالف كروفورد (STScI)

يكتشف تلسكوب هابل الفضائي بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب صغير خارج المجموعة الشمسية

لاحظ علماء الفلك باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه على الإطلاق مع وجود بخار في غلافه الجوي. يعد الكوكب GJ 9827d، الذي يبلغ قطره ضعف قطر الأرض تقريبًا، مثالاً على الكواكب المحتملة ذات الأجواء المائية في مكان آخر في مجرتنا.

وقال بيورن بينيكي، عضو الفريق في معهد تروتييه لأبحاث الكواكب الخارجية في جامعة مونتريال: “هذه هي المرة الأولى التي نظهر فيها بشكل مباشر، من خلال الكشف الجوي، أن هذه الكواكب ذات الأجواء الغنية بالمياه يمكن أن توجد بالفعل حول نجوم أخرى”. . “هذه خطوة مهمة في تحديد توزيع وتنوع الأجواء على الكواكب الصخرية.”

وقالت الباحثة الرئيسية المشاركة لورا كريدبرج من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في هايدلبرج بألمانيا: “المياه على كوكب ما هي هذا الاكتشاف الصغير”. “هذا يدفعنا حقًا أكثر من أي وقت مضى إلى تصنيف عوالم شبيهة بالأرض.”

دراسة الغلاف الجوي للكوكب

ومع ذلك، فمن السابق لأوانه معرفة ما إذا كان التحليل الطيفي هابل قد قام بقياس كمية صغيرة من بخار الماء في غلاف جوي غني بالهيدروجين، أو ما إذا كان الغلاف الجوي للكوكب يتكون في معظمه من الماء، تاركًا وراءه جوًا من الهيدروجين/الهيليوم يتبخر تحت الإشعاع النجمي. .

“برنامج المراقبة الخاص بنا، بقيادة الباحث الرئيسي إيان كروسفيلد من جامعة كانساس في لورانس، كانساس، مصمم ليس فقط للكشف عن الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب، ولكن للكشف فعليًا عن بخار الماء. وسواء كان بخار الماء مهيمنًا أو صغيرًا، فإن النتائج مثيرة. صِنف قال المؤلف الرئيسي للورقة العلمية، بيير ألكسيس روي من معهد تروتييه لأبحاث الكواكب الخارجية بجامعة مونتريال: “في جو يهيمن عليه الهيدروجين”.

“حتى الآن، لم يتم اكتشاف الغلاف الجوي لمثل هذا الكوكب الصغير بشكل مباشر. وأضاف بينيكي: “نحن الآن ندخل ببطء في هذا النظام”. “في بعض الأحيان، عندما ندرس الكواكب الصغيرة، لا بد أن يكون هناك تحول في هذه العوالم الصغيرة حيث لا يوجد هيدروجين، ولها أجواء مشابهة لكوكب الزهرة (الذي يهيمن عليه ثاني أكسيد الكربون).”

وبما أن هذا الكوكب ساخن مثل كوكب الزهرة، عند درجة حرارة 800 درجة فهرنهايت، فمن المؤكد أنه سيكون عالمًا غير مضياف ومشبع بالبخار إذا كان الغلاف الجوي يتكون أساسًا من بخار الماء.

الآثار والبحوث المستقبلية

الفريق الآن أمام خيارين. أحد السيناريوهات هو أن الكوكب لا يزال متمسكًا بالمياه في غلاف جوي غني بالهيدروجين، مما يجعله كوكبًا صغيرًا.نبتون. وبدلاً من ذلك، يمكن أن يكون إصدارًا أكثر سخونة يوم الخميسيحتوي القمر أوروبا على ضعف كمية الماء تحت قشرته الموجودة على الأرض. “قد يكون الكوكب GJ 9827T نصفه ماء ونصفه الآخر صخرة. وقال بينيكي: “سيكون هناك الكثير من البخار فوق بعض الأجسام الصخرية الصغيرة”.

إذا كان للكوكب غلاف جوي مائي متبقي، فلا بد أنه تشكل بعيدًا عن نجمه المضيف، حيث ستكون درجات الحرارة أكثر برودة ويكون الماء متاحًا على شكل جليد. في هذا السيناريو، يكون الكوكب قد اقترب من النجم ويتلقى المزيد من الإشعاع. إما أن الهيدروجين قد سخن وهرب، أو أنه لا يزال في طور الهروب من الجاذبية الضعيفة للكوكب. النظرية البديلة هي أن الكوكب تشكل بالقرب من نجم ساخن مع وجود آثار من الماء في غلافه الجوي.

قام مشروع هابل بمراقبة الكوكب خلال 11 رحلة طيران، وهي الأحداث التي يمر فيها الكوكب أمام نجمه، والتي كانت تفصل بينها أكثر من ثلاث سنوات. أثناء العبور، يتم ترشيح ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي للكوكب ويحتوي على البصمة الطيفية لجزيئات الماء. إذا كان الكوكب يحتوي على سحب، فهي منخفضة بدرجة كافية في الغلاف الجوي بحيث لا تحجب رؤية هابل للغلاف الجوي تمامًا، ويستطيع هابل استكشاف بخار الماء فوق السحب.

وقال عالم الفيزياء الفلكية توماس جرين: “إن مراقبة المياه هي بوابة لاكتشاف أشياء أخرى”. ناسامركز أبحاث أميس في وادي السيليكون، كاليفورنيا. “يفتح اكتشاف هابل هذا الباب أمام دراسات مستقبلية لهذه الأنواع من الكواكب بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي. يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي رؤية المزيد من خلال عمليات رصد إضافية للأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك الجزيئات الحاملة للكربون مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والميثان. وبمجرد تكوين كوكب ما، كتالوج كامل للعناصر، يمكن مقارنته بالنجم الذي يدور حوله، لفهم كيفية تطوره.

تم اكتشاف GJ 9827d في عام 2017 بواسطة تلسكوب كيبلر الفضائي التابع لناسا. ويدور حول نجم قزم أحمر كل 6.2 يوم. يقع النجم GJ 9827 على بعد 97 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الحوت.

المرجع: “امتصاص الماء في طيف النقل لمرشح Waterworld GJ 9827D” بقلم بيير ألكسيس روي، بيورن بينيكي، كارولين بياليت، مايكل أ. جالي سانتياغو، إيان جيه إم كروسفيلد، كارولين ف. مورلي، لورا كريتبيرج، لورا كريتبيرج، توماس ميكال إيفانز، جوناثان براند، سيمون ديلايل، توماس ب. جرين، كيفن ك. هارديجر أولمان، ترافيس بارمان، جيسي إل. كريستيانسن، ديانا دراغومير، جوناثان ج. فورتني، أندرو دبليو. هوارد، مولي ر. كوسيريك وجوشوا د. لوثرينجر، 12 سبتمبر 2023، ال رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/acebf0

ال تلسكوب هابل الفضائي وهو مشروع تعاوني دولي بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. يدير مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ميريلاند التلسكوب. يستضيف معهد علوم التلسكوب الفضائي (STScI) في بالتيمور بولاية ميريلاند عمليات هابل وويب العلمية. يتم تشغيل STScI لصالح وكالة ناسا من قبل رابطة جامعات الأبحاث الفلكية في واشنطن العاصمة.