كما توضح كواكب نظامنا الشمسي ، فإن فهم الديناميكيات الشمسية للنظام هو جانب مهم في تحديد قابلية السكن. بسبب مجالها المغناطيسي الواقي ، حافظت الأرض على جو رقيق لمليارات السنين ، مما يضمن مناخًا مستقرًا لتتطور الحياة. على النقيض من ذلك ، فإن الكواكب الصخرية الأخرى التي تدور حول شمسنا إما أن تكون خالية من الهواء ، ولها كثافة فائقة (كوكب الزهرة) ، أو لها غلاف جوي رقيق جدًا (المريخ) بسبب تفاعلها مع الشمس.
في السنوات الأخيرة ، كان علماء الفلك يبحثون عن نفس العملية عند دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية. على سبيل المثال ، قام فريق دولي من علماء الفلك بقيادة المرصد الفلكي الوطني الياباني (NAOJ) مؤخرًا بإجراء متابعة ملاحظات اثنين من سوبر الأرض هذا المدار قريب جدًا من نجومهم. تمثل هذه الكواكب ، التي ليس لها أغلفة جوية بدائية سميكة ، فرصة للتحقيق في تطور الغلاف الجوي على الكواكب الصخرية الساخنة.
الدراسة التي وصفت النتائج التي توصلوا إليها ، والتي تم نشرها مؤخرًا في مجلة الفيزياء الفلكية ، بقيادة الدكتور تيرويوكي هيرانو من NAOJ و الجامعة العليا للدراسات المتقدمة (SOKENDAI) في طوكيو ، اليابان. وانضم إليه باحثون من معهد جزر الكناري للفيزياء الفلكية (IAC) ، و معهد SETI في مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا ، مركز هارفارد سميثسون للفيزياء الفلكية (CfA) وجامعة طوكيو والعديد من المعاهد الأخرى.
انطباع الفنان عن Super-Earth TOI-1634b و TOI-1685b. الائتمان: كتالوج ناسا خارج المجموعة الشمسية
اختار الدكتور هيرانو وفريقه كوكبين حددا في الأصل كوكبين تابعين لوكالة ناسا عبور مركبة فضائية لمسح الكواكب الخارجية (تيس) - TOI-1634b و TOI-1685b . هذان الكواكب الأرضية الفائقة اللذان يدوران حول نجوم من النوع M (قزم أحمر) يقعان على بعد حوالي 114 و 122 سنة ضوئية (على التوالي) في كوكبة فرساوس. باستخدام مطياف دوبلر بالأشعة تحت الحمراء (IRD) المركب على تلسكوب سوبارو 8.5 متر (~ 28 قدمًا) ، قدم الفريق تأكيدات متعددة حول هذين الكواكب الخارجية الصخرية.
بالنسبة للمبتدئين ، أكد الدكتور هيرانو وزملاؤه أن الكواكب المرشحة هي كواكب صخرية فائقة الأرض تقيس 1.7 و 1.79 نصف قطر أرضي وتبلغ كتلتها 4.91 و 3.78 مرة. كما أكدوا أن لديهم فترات مدارية قصيرة للغاية ، تستغرق 24 ساعة وأقل من 17 ساعة لإكمال مدار واحد حول نجومهم. هذا يجعل TOI-1634b واحدًا من أكبر وأضخم الكواكب الخارجية الصخرية القصيرة جدًا التي تم تأكيدها حتى الآن.
ولكن الأهم من ذلك ، أن الأطياف التي حصلوا عليها قدمت نظرة ثاقبة على الهياكل الداخلية والغلاف الجوي لهذه الكواكب. ما وجدوه هو أنهم كانوا 'عراة' ، مما يعني أنهم يفتقرون إلى الغلاف الجوي البدائي للهيدروجين والهيليوم ، على غرار ما كانت عليه الأرض قبل مليارات السنين. في جميع الاحتمالات ، يكون هذا نتيجة لقرب الكواكب من نجومها المضيفة ، والتي تكون عرضة لنشاط التوهج.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطبيعة 'العارية' لهذه الكواكب الصخرية تثير احتمال وجود جو ثانوي ناتج عن إطلاق الغازات البركانية. وهذا أيضًا ما حدث على كوكب الأرض بمليارات الدولارات تقريبًا. منذ 2.5 مليار سنة ، مما أدى إلى انتقال الأرض من الغلاف الجوي للهيدروجين والهيليوم إلى الغلاف الجوي المكون في الغالب من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والغازات الأخرى التي نشأت داخل كوكبنا.
يظهر انطباع هذا الفنان أن كوكب Proxima b يدور حول النجم القزم الأحمر Proxima Centauri ، أقرب نجم إلى المجموعة الشمسية. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
لذلك ، تعد هذه الكواكب فرصة كبيرة لدراسة كيفية تطور الغلاف الجوي على الكواكب الصخرية ، خاصة تلك التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء. بالإضافة إلى ذلك ، حقيقة أن هذه الكواكب 'عارية' تعني أن علماء الفلك سيكونون قادرين على اختبار النظريات المتعلقة بالكواكب الصخرية التي تدور بالقرب من النجوم القزمة الحمراء. بالمقارنة مع الأقزام الصفراء من النوع G (مثل الشمس) ، تُعرف الأقزام الحمراء بأنها متغيرة وعرضة للانفجارات.
نظرًا لأن الكواكب الصخرية التي تدور داخل المنطقة الصالحة للسكن في قزم أحمر من المحتمل أن تكون مقفلة تدريجيًا (مع مواجهة جانب واحد باستمرار نحو النجم) ، فإن علماء الفلك يشعرون بالفضول بشكل طبيعي إذا كان بإمكانهم الحفاظ على غلافهم الجوي لفترة طويلة. تشكل الأقزام الحمراء ما يقدر بنحو 75٪ من النجوم في مجرة درب التبانة ، وقد تم العثور على العديد من الكواكب الصخرية في أنظمة الأقزام الحمراء (بما في ذلك Proxima b ، الذي يدور حول أقرب نجم لنا).
لكل هذه الأسباب ، قد يكون لدراسة هذه الكواكب الخارجية آثار مهمة في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض. في الوقت نفسه ، سيساعد علماء الفلك على معرفة المزيد حول كيفية تشكل هذه الفئة المعينة من الكواكب (الأرض الفائقة) وتطورها. قال الدكتور هيرانو: 'لا يزال مشروعنا للمتابعة المكثفة للكواكب المرشحة التي حددتها TESS مع تلسكوب سوبارو قيد التنفيذ ، وسيتم تأكيد العديد من الكواكب غير العادية في السنوات القليلة المقبلة'.
في المستقبل القريب ، سيكون من الممكن إجراء المزيد من الملاحظات باستخدام تلسكوبات الجيل التالي ، بما في ذلكتلسكوب جيمس ويب الفضائي(JWST). إلى جانب العديد من المراصد الأرضية ، سيكون لدى علماء الفلك الأدوات اللازمة لاكتشاف وتمييز الأغلفة الجوية لهذه الكواكب.
قراءة متعمقة: تلسكوب سوبارو و المجلة الفلكية
