باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، اكتشف علماء الفلك أن كوكبًا من الحمم البركانية الساخنة الحارقة، يُعتقد أنه يتكون من الماس، قام بتكوين غلاف جوي ثانٍ – وكان ذلك بعد أن دمر نجمه غلافه الجوي الأول.
ويقع الكوكب، المعروف باسم 55 Cancri e، على بعد حوالي 41 سنة ضوئية من النظام الشمسي ويبلغ عرضه ضعف عرض الأرض تقريبًا وكتلته أكبر بحوالي تسع مرات من كوكبنا. من بين مجموعة الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكواكب الخارجية”، التي قام العلماء بفهرستها على مر السنين، تم تصنيف هذا العالم على أنه “أرض خارقة”. وهذا يعني أنه أكبر كتلة من الأرض، ولكنه أخف بكثير من الكواكب مثل نبتون وأورانوس. ومع ذلك، هذا هو المكان الذي تنتهي فيه المقارنات مع عالمنا بالنسبة لـ 55 Cancri e.
هذا الكوكب الخارجي كثيف جدًا لدرجة أن علماء الفلك افترضوا أنه يتكون في الغالب من الكربون الذي تم ضغطه إلى الماس. كما يوجد الكوكب الخارجي على بعد 1.4 ميل (2.3 كيلومتر) فقط من نجمه الشبيه بالشمس، 55 Cancri A. وهذا يساوي 0.01544 ضعف المسافة بين الأرض والشمس. يعني هذا القرب أن 55 Cancri e يدور حول نجمه المضيف مرة واحدة كل 17 ساعة أرضية تقريبًا، وتبلغ درجة حرارة سطحه الساخنة حوالي 4400 درجة فهرنهايت (حوالي 2400 درجة مئوية).
وهكذا جرد الإشعاع الصادر عن نجمه 55 Cancri e من غلافه الجوي الأصلي أو الأولي، تمامًا كما يحدث مع الكواكب الصخرية الأخرى التي تدور حول نجومها على مثل هذه القرب الشديد. ومع ذلك، يشير البحث الجديد إلى وجود طبقة سميكة من الغازات تحيط بالكوكب، مما يعني أنه قد “نشأ” غلاف جوي ثانٍ – ويعتقد العلماء الذين يقفون وراء هذا الاكتشاف أنهم يعرفون كيف حدث ذلك.
متعلق ب: علماء مواطنون يعثرون على كوكب خارجي رائع، أطلقوا عليه اسم شخصية هاري بوتر
وقال رينيو هو، عضو الفريق الذي يقف وراء هذا الاكتشاف والباحث في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك)، لوكالة الفضاء: “لقد قمنا بقياس الانبعاثات الحرارية من هذا الكوكب الصخري، ويشير القياس إلى أن الكوكب لديه غلاف جوي كبير”. .com. “من المحتمل أن يكون هذا الغلاف الجوي مدعومًا بإطلاق الغازات من المناطق الداخلية الصخرية لـ 55 Cancri e، ونعتقد أن هذا هو أول قياس للغلاف الجوي الثانوي على كوكب خارجي صخري. إنه أمر مثير للغاية.”
كيف تحدى 55 Cancri e نجمه
تم العثور على 55 Cancri e في عام 2004 من خلال “التذبذب” الذي سببه في حركة نجمه المضيف، كما نرى من وجهة نظرنا على الأرض. وهذا ما يسمى طريقة اكتشاف الكواكب الخارجية للسرعة الشعاعية لاكتشاف الكواكب الخارجية. كان العالم يُسمى في الأصل يانسن، وكان أول كوكب أرضي فائق تم تحديده يدور حول نجم بعيد من التسلسل الرئيسي، أو نجم لا يزال يحول الهيدروجين إلى هيليوم في قلبه.
ومع إجراء المزيد من الدراسات على الكوكب، تعرف العلماء أيضًا على مداره الذي يبلغ 0.7 يوم أرضي وتكوين الكربون. بعد ذلك، في عام 2016، حدد تلسكوب هابل الفضائي أن الغلاف الجوي لكوكب 55 Cancri e يحتوي على الهيدروجين والهيليوم خلال ما كان أول بحث جوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية.
يوجد سيناريوهان محتملان لشرح الغلاف الجوي لـ 55 Cancri e.
أولاً، يمكن أن تكون الأرض الفائقة عبارة عن عالم من الحمم البركانية، يوجد فوقه غلاف جوي رقيق من السيليكات المتبخرة. وسيكون مصنوعًا من المواد المتطايرة والمركبات الكيميائية الموجودة على الكوكب، مثل الكربون والنيتروجين والهيدروجين والكبريت، والتي يمكن فقدها بسهولة بسبب الإشعاع الصادر من نجمه. أو، بدلًا من ذلك، يمكن أن يكون للكوكب سمكًا ثانوي الغلاف الجوي الذي نشأ مع مرور الوقت من خلال البراكين.
للتحقق من أي من هذه السيناريوهات كان صحيحًا، قام هو وزملاؤه بفحص ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي للكوكب أثناء مروره خلف النجم 55 Cancri A، وهو حدث يسمى الكسوف الثانوي. استبعدت البيانات المأخوذة من خسوفين ثانويين لـ 55 Cancri e احتمال أن يكون عالمًا خاليًا من الحمم البركانية ويفتقر إلى غلاف جوي كبير.
ليس هناك شك في أن الكوكب عبارة عن مشهد جحيم مغطى بالحمم البركانية، ويعتقد الفريق أن هذه الطبيعة المنصهرة هي التي ساعدت 55 Cancri e على نمو غلافه الجوي الثانوي.
وقال هو: “55 Cancri e قريب جدًا من النجم المضيف لدرجة أنه يتلقى الكثير من الحرارة على شكل إشعاع. وهذه الحرارة تحافظ على درجة حرارة الكوكب مرتفعة للغاية”. “عند درجات الحرارة هذه، يكون كل شيء على الكوكب منصهرًا. وإذا كانت صخورًا، فهي حمم منصهرة، مما يساعد على عملية إطلاق الغازات التي تدعم الغلاف الجوي الثانوي بسبب السطح المنصهر”.
وأوضح أن الغاز يذوب في 55 محيطًا من الحمم البركانية العالمية في كانكري، “يتدفق” باستمرار ليشكل الغلاف الجوي الثانوي.
وأضاف الباحث أن الغلاف الجوي الأصلي لـ 55 Cancri e، والذي كان سيتمتع به منذ تكوينه حول نجمه، كان سيتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. ومع ذلك، فإن تكوين الغلاف الجوي الثانوي الذي حل محل الغلاف الجوي الأول لا يزال غير مؤكد.
وقال هو: “إن تكوين الغلاف الجوي الثانوي يعتمد على المادة التي تتكون منها الصخور الموجودة تحته”. “إذا كانت الصخرة متدنية جدًا [made of compounds that gain electrons and hydrogen]ويمكنه أيضًا تكوين جو من الهيدروجين والهيليوم مثل الغلاف الجوي الأساسي. ولكن إذا كانت الصخرة أشبه بغطاء الأرض، فإن الماء وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون سيهيمن على الغلاف الجوي الثانوي”.
وأضاف هو أنه في حين أن مشاهدات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لـ 55 Cancri e لا توضح بشكل قاطع مكونات الغلاف الجوي للكوكب، فإن النماذج المستخدمة لشرح القياسات تفضل وجود كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون.
هل يستطيع 55 Cancri e حقًا خلق جو ثانوي؟
إن Cancri e 55 ليس الكوكب الصخري الوحيد الذي شوهد وهو يدور بالقرب من نجمه المضيف بأي حال من الأحوال، على الرغم من أن هو يشير إلى أنه من بين الكواكب الأكثر سخونة من نوعه. إذًا، هل يعني هذا أن هذه العوالم الأرضية الحارة الأخرى كان من الممكن أن يكون لها غلاف جوي ثانوي أيضًا؟ حسنًا، الفريق غير متأكد.
وذلك لأن هناك شيئًا فريدًا إلى حد ما في 55 Cancri e.
وأوضح هو: “يبلغ حجمه 1.8 مرة حجم الأرض، وهو عبارة عن قطعة كبيرة إلى حد ما من الصخور – وهذا يساعد على الاحتفاظ بالمواد المتطايرة ضد الإشعاع النجمي”. “نتوقع أن كوكبًا صخريًا صغيرًا جدًا يقع في مدار قريب جدًا حول نجمه يمكن أن يفقد ميزانيته المتقلبة بالكامل من الكوكب بأكمله، ومن ثم يصبح بلا غلاف جوي”.
وهذا يعني أن المسافة بين الكوكب ونجمه ليست فقط هي التي تحدد ما إذا كان الكوكب سيحتفظ بغلافه الجوي و”ينمي” كوكبًا آخر، ولكن أيضًا حجم هذا العالم. وأشار هو إلى أنه في كلتا الحالتين، يبدو أن الكوكب 55 Cancri e “مثالي” لاستبدال الغلاف الجوي الأساسي المفقود بغلاف جوي ثانوي.
قصص ذات الصلة:
– ربما يكون صائد الكواكب الخارجية TESS التابع لناسا قد اكتشف كوكبه المارق الأول
– 400 كوكب مارق بحجم الأرض يمكن أن يتجول في درب التبانة
– يتنبأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي بوجود سحب من الصخور الذائبة على هذا الكوكب الخارجي شديد الحرارة
وقال هو إن تحليل 55 Cancri e بهذه الطريقة كان مستحيلاً لولا قوة المراقبة وحساسية الأشعة تحت الحمراء التي يتمتع بها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، مما يجعله مثاليًا لتوصيف الأجواء للكواكب الخارجية.
وقال هو: “نحن نفكر بالتأكيد في الخطوات التالية لدراسة 55 Cancri e. لدينا بعض الأفكار حول إجراء قياسات للانبعاثات الحرارية للكوكب، ليس فقط أثناء الكسوف الثانوي، ولكن أيضًا أثناء دوران الكوكب حول النجم”. “سيخبرنا هذا عن حجم الغلاف الجوي ودورانه داخله.”
نُشر بحث الفريق يوم الأربعاء (8 مايو) في مجلة Nature.