شاید سیارۀ زمین چندان خاص نباشد! – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: یک پژوهش جدید نشان میدهد که سیارات خارج از منظومهی شمسی (سیارات فراخورشیدی) دارای مقدار آب سطحی بسیار کمتری هستند. برخلاف نظریههای قدیمی که این سیارات را پوشیده از اقیانوسهای عمیق جهانی میدانستند، یافتههای جدید نشان میدهد که چنین سیاراتی فاقد لایههای ضخیم آبی هستند که پیشتر تصور شد.
به گزارش بیگ بنگ، در آوریل ۲۰۲۵، کشف یک سیارهی فراخورشیدی به نام K2-18b که به دور یک ستارهی کوتوله در فاصلهی ۱۲۴ سال نوری میچرخد، توجه جهانی را جلب کرد. دانشمندان دانشگاه کمبریج پیشنهاد کردند که این سیاره ممکن است جهانی پوشیده از اقیانوس باشد و توانایی میزبانی از حیات را داشته باشد.
اما پژوهش جدیدی از موسسه فناوری فدرال زوریخ، این دیدگاه را به چالش میکشد و نشان میدهد که سیارات شبهنپتونی (Sub-Neptune) مانند K2-18b به احتمال زیاد تحت سلطهی آب نیستند و محیطهای مناسبی برای زندگی به شمار نمیروند.
پروفسور “کارولین دورن” محقق سیارات فراخورشیدی در موسسه فناوری فدرال زوریخ گفت: «مقدار آب در سیارات، بسیار محدودتر از آن چیزی است که پیشتر باور داشتیم.» این پژوهش با همکاری مؤسسه ماکس پلانک اخترشناسی در هایدلبرگ و دانشگاه کالیفرنیا در لسآنجلس (UCLA) انجام شد.
سیارهی K2-18b از نظر اندازه بزرگتر از زمین، اما کوچکتر از نپتون است؛ ردهای از سیارات که در منظومهی شمسی ما وجود ندارد، اما در سراسر کهکشان بسیار رایج است. به باور دانشمندان، بسیاری از این سیارات در ابتدا در فاصلههای بسیار دور از ستارهی خود شکل گرفتهاند — آنسوی «خط برفی» که در آن آب به یخ تبدیل میشود و سپس بهتدریج به ستارهی خود نزدیکتر شدهاند.
تا پیش از این، فرض میشد چنین سیاراتی در زمان شکلگیری خود مقادیر عظیمی آب جذب کردهاند و سپس توانستهاند اقیانوسهای جهانی عظیمی زیر جو غنی از هیدروژن تشکیل دهند. این جهانهای فرضی «هایسین» نامیده میشوند، ترکیبی از واژههای «هیدروژن» و «اقیانوس». پروفسور “دورن” افزود: «محاسبات ما نشان میدهد که این سناریو ممکن نیست.»
علت، نادیده گرفته شدن یک نکتهی بنیادی در پژوهشهای پیشین بود: برهمکنش شیمیایی میان جو و درون سیاره. “آرون وِرلِن” پژوهشگر در تیم دورن و نویسندهی اصلی مقاله گفت: «ما اکنون تعامل میان درون سیاره و جو آن را در نظر گرفتیم.»
پژوهشگران فرض کردند که در مراحل اولیهی شکلگیری، سیارات شبهنپتونی پوشیده از اقیانوسی عمیق و داغ از ماگما بودهاند و لایهای از گاز هیدروژن، این وضعیت را برای میلیونها سال حفظ کرده است. “وِرلِن” گفت: «در این مطالعه بررسی کردیم که چگونه تعاملهای شیمیایی بین اقیانوسهای ماگما و جو سیاره، بر میزان آب موجود تأثیر میگذارد.»
برای این کار، آنها از مدلی موجود برای تکامل سیارات در طول زمان استفاده کردند و آن را با مدلی جدید از فرآیندهای شیمیایی میان گازهای جوی و مواد فلزی و سیلیکاتی ماگما ترکیب کردند.
در این پژوهش، تعادل شیمیایی ۲۶ جزء مختلف در مجموع ۲۴۸ مدل سیارهای شبیهسازی شد. نتایج کامپیوتری نشان داد که این فرآیندهای شیمیایی، بیشتر مولکولهای آب (H₂O) را از بین میبرند؛ اتمهای هیدروژن (H) و اکسیژن (O) با ترکیبات فلزی پیوند مییابند و به درون هستهی سیاره کشیده میشوند.
با وجود محدودیتهایی در دقت این محاسبات، پژوهشگران از نتایج خود مطمئناند. به گفته “وِرلِن”: «ما بر روندهای اصلی تمرکز داریم و بهوضوح در شبیهسازیها میبینیم که سیارات بسیار کمتر از میزان اولیهی خود آب دارند. مقدار آبی که در سطح به صورت H₂O باقی میماند، در بهترین حالت چند درصد است.»
در پژوهشهای پیشین، گروه “دورن” نشان داده بودند که بیشتر آب سیارات در درون آنها پنهان است. در مطالعهی جدید، هدف تعیین مقدار کل آب در سیارات شبهنپتونی بود. “دورن” گفت: «محاسبات نشان میدهد که هیچ دنیای دوردستی با لایههای ضخیم آب وجود ندارد که آب حدود ۵۰٪ جرم سیاره را تشکیل دهد، همانگونه که پیشتر تصور میشد. در نتیجه، جهانهای هایسین با ۱۰ تا ۹۰ درصد آب، به احتمال زیاد وجود ندارند.»
این نتیجه، جستوجو برای حیات فرازمینی را دشوارتر میکند. شرایط مناسب برای زندگی — یعنی وجود مقدار کافی آب مایع در سطح — احتمالاً فقط در سیارات کوچکتر وجود دارد؛ سیاراتی که شاید تنها با رصدخانههایی پیشرفتهتر از تلسکوپ جیمز وب قابل مشاهده باشند.
پروفسور “دورن” میگوید نتایج جدید، جایگاه زمین را در میان سیارات کیهان جذابتر میسازد: «به نظر میرسد زمین آنقدرها هم خاص نیست که فکر میکردیم. دستکم در پژوهش ما، زمین بهعنوان یک سیارهی نمونهی معمولی ظاهر شده است.»
پژوهشگران از کشف تفاوتی ظاهراً متناقض نیز شگفتزده شدند: سیاراتی که جوّشان غنیتر از آب است، الزاماً آنهایی نیستند که در مناطق یخی فراتر از خط برف شکل گرفتهاند، بلکه آنهایی هستند که درون خط برف به وجود آمدهاند. در این سیارات، آب نه از یخهای موجود در زمان شکلگیری، بلکه بهطور شیمیایی در درون خود سیاره تولید شده است، زمانی که هیدروژن موجود در جو با اکسیژن درون سیلیکاتهای ماگما واکنش داده و مولکولهای آب را تشکیل داده است.
“وِرلِن” گفت: «این یافتهها پیوند سنتی میان شکلگیری در مناطق یخی و جوهای غنی از آب را به چالش میکشد. در عوض، نقش تعیینکنندهای برای تعادل شیمیایی میان اقیانوس ماگما و جو در شکلدهی ترکیب سیارات آشکار میکند.»این نتایج میتواند پیامدهای گستردهای برای نظریههای شکلگیری سیارات و تفسیر جوّ سیارات فراخورشیدی در عصر تلسکوپ جیمز وب داشته باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109331
