اكتشف أحد العلماء المزيد عن العمليات العنيفة التي تمزق الغلاف الجوي بعيدًا عن الكواكب، ووجد أن سحق النجم الأم وضغطه يمكن أن يساهم في هذه العملية.
يمكن أن يساعد البحث، الذي أجراه Guo Jianheng من مراصد يونان التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، علماء الفلك على تحديد الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكواكب الخارجية”، بشكل أفضل للنظر إليها عن كثب أثناء توسيع نطاق بحثهم عن الحياة خارج النظام الشمسي.
هناك طرق متعددة يمكن أن تفقد بها الكواكب غلافها الجوي لصالح الفضاء، بما في ذلك مغادرة الغلاف الجوي العلوي للكوكب ككل، وهو ما يسمى “الهروب الهيدروديناميكي”. يُعتقد أن هذه العملية أكثر تطرفًا من العملية التي تقوم بها كواكب نظامنا الشمسي بتسريب الجسيمات إلى الفضاء اليوم، من خلال “الهروب الهيدروديناميكي”، الذي يتسبب في فقدان الكوكب لكتلته مع التأثير أيضًا على مناخه، وبالتالي على قابليته للسكن.
قام Jianheng بمحاكاة فقدان الغلاف الجوي من الكواكب الخارجية منخفضة الكتلة. على وجه الخصوص، ركز جيانهينج على آلية فقدان الغلاف الجوي الهيدروديناميكي للهروب واقترح طريقة تصنيف جديدة يمكن استخدامها لفهم هذه العملية وغيرها من عمليات الهروب.
متعلق ب: من المحتمل أن يكون الكوكب الخارجي Trappist-1 الصالح للسكن قد تم اكتشافه وهو يدمر غلافه الجوي
على الرغم من أن هذا لم يعد يحدث للكواكب الداخلية حول الشمس، إلا أنه في العصر المبكر للنظام الشمسي، ربما حدث الهروب الهيدروديناميكي الجوي بالفعل لكواكب مثل الزهرة والأرض. ولو استمرت هذه العملية، فربما لم يبق لكوكبنا سوى غلاف جوي رقيق، خالٍ من الماء في الغالب، مشابه لما نراه حول جارنا الكوكبي، المريخ.
وهذا يعني أن فهم الهروب الهيدروديناميكي في الغلاف الجوي قد يساعد في تحديد سبب قدرة الأرض على دعم الحياة، لكن المريخ والزهرة ليسا كذلك.
على الرغم من أن الهروب الهيدروديناميكي من الغلاف الجوي لا يؤدي حاليًا إلى تمزيق الغلاف الجوي في النظام الشمسي، إلا أن علماء الفلك استخدموا التلسكوبات الفضائية والأرضية لتحديد أن هذه العمليات تحدث بالفعل حول الكواكب الخارجية الواقعة بالقرب من نجومها المضيفة.
تتمتع الكواكب الصغيرة بميزة فقدان الوزن
أجرى جيانهينج عمليات محاكاة حاسوبية للكواكب الخارجية منخفضة الكتلة، والتي كشفت أن تلك التي تتمتع بأجواء غنية بالهيدروجين يمكن أن تشهد هروبًا هيدروديناميكيًا من الغلاف الجوي نتيجة لعمليات الطاقة الداخلية الخاصة بها.
تتجلى هذه الطاقة كحرارة داخلية وتتولد عن قوى المد والجزر التي تضغط على الكوكب، وهي قوى ناجمة عن جاذبية النجوم الأم وعن قصف الأشعة فوق البنفسجية المكثفة من تلك النجوم. في بعض الأحيان، يمكن لهذه القوى أن تشوه الكواكب إلى أشكال بيضاوية.
في السابق، تم استخدام النمذجة لفهم الآليات الفيزيائية التي تحرك الهروب الهيدروديناميكي، لكن هذه النماذج كانت معقدة وغالبًا ما أدت إلى استنتاجات غامضة.
من ناحية أخرى، يفترض جيانهينج أن المعلمات الفيزيائية اللازمة لتصنيف الآليات الكامنة وراء الهروب الهيدروديناميكي بسيطة. يقول الباحث: عليك فقط أن تفكر في خصائص الكواكب والنجوم المعنية، مثل كتلتها، ونصف قطرها، والفصل المداري بين الكوكب ونجمه.
كشفت عمليات المحاكاة التي أجراها جيان هينج أنه بالنسبة للكواكب الخارجية “المنتفخة” والأقل كثافة، أي تلك ذات الكتل المنخفضة والأقطار الكبيرة، فإن درجات الحرارة الداخلية المرتفعة بدرجة كافية يمكن أن تسبب هروبًا من الغلاف الجوي. يمكن استخدام نسبة الطاقة الداخلية للكوكب إلى طاقة الجاذبية الكامنة فيه، والمعروفة باسم “معامل الجينز”، لتحديد ما إذا كان الكوكب سيواجه الهروب من الغلاف الجوي. كلما كانت معلمة جينز أصغر، زاد احتمال حدوث الهروب الجوي.
بالنسبة للكواكب التي لا يمكنها تجربة الهروب الهيدروديناميكي بسبب الطاقة الداخلية العالية، وجد جيانهينج أن معامل جينز المعدل الذي يمثل قوى المد والجزر التي تولدها النجوم يمكن أن يحدد ويميز الأدوار التي تلعبها هذه القوى والأشعة فوق البنفسجية الشديدة في دفع الهروب الجوي.
قصص ذات الصلة:
– تشير الدراسة إلى أن الكواكب الخارجية في نظام ترابيست-1 من المرجح أن تكون صالحة للسكن مما كان يعتقده العلماء في السابق
– تشير الدراسة إلى أن النظام الشمسي TRAPPIST-1 لا يتعرض للقصف بالصخور الفضائية مثل الأرض المبكرة
– يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي أن يساعد في البحث عن عوالم غريبة صالحة للسكن
كشفت المحاكاة أيضًا أن الكواكب منخفضة الكتلة ذات إمكانات الجاذبية العالية الناشئة عن المسافة المتزايدة بين الكوكب ونجمه، بالإضافة إلى الإشعاع المنخفض الذي سيتعرض له مثل هذا العالم، يؤدي إلى هروب هيدروديناميكي أبطأ من الغلاف الجوي.
يمكن أن تساعد النتائج العلماء على تحديد كيفية تغير الغلاف الجوي للكواكب منخفضة الكتلة بمرور الوقت بشكل أفضل، مما يساعد على رسم صورة أفضل لصلاحية هذه العوالم للسكن.
نُشر هذا البحث في 9 مايو في مجلة Nature Astronomy.