يعد نظام TRAPPIST-1 أكثر المجموعات إثارة من الكواكب الخارجية التي اكتشفها علماء الفلك على الإطلاق. يحتوي النظام على سبعة كواكب صخرية تدور حول نجم قزم أحمر شديد البرودة على بعد 40 سنة ضوئية من الأرض. تقع العديد من الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن للنجم.
مع قدرة تلسكوب جيمس ويب الفضائي على اكتشاف ودراسة الغلاف الجوي للكواكب البعيدة التي تدور حول نجوم أخرى ، كانت البيانات على كواكب TRAPPIST متوقعة للغاية. أصدر علماء الفلك الآن معلومات مفصلة عن الكوكب الثاني ، TRAPPIST-1 c ، الذي يُفترض أنه عالم يشبه كوكب الزهرة. على عكس كوكب الزهرة ، فشل JWST في اكتشاف أي أثر لغلاف جوي سميك من ثاني أكسيد الكربون.
“كنت حزينًا بعض الشيء لأننا لم نشاهد غلافًا جويًا كثيفًا لثاني أكسيد الكربون ، لكنني في الغالب مندهش من قدرة JWST على اكتشاف إشارات مثل هذه على الإطلاق ،” الدكتورة لورا كريدبيرج على تويتر. هي مديرة APEx (فيزياء الغلاف الجوي للكواكب الخارجية) في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا ، ومؤلفة مشاركة في ورقة جديدة نُشرت اليوم في مجلة Nature. “نحن حقًا ندخل عصر توصيف الكواكب الخارجية الصخرية! … هذا الكوكب له نفس الحجم والإشعاع مثل الزهرة ، لكن غلافه * ليس * مثل كوكب الزهرة. يمكن أن يكون الغلاف الجوي رقيقًا بدون الكثير من ثاني أكسيد الكربون ، أو يمكن أن يكون صخرة عارية مثل T1b [TRAPPIST 1 b]. “
في مارس 2023 ، شارك علماء الفلك بيانات JWST على TRAPPIST-1 b ، الكوكب الأعمق. تبلغ المسافة المدارية لها حوالي مائة من المسافة المدارية للأرض ، وبالتالي فهي ليست ضمن المنطقة الصالحة للسكن في النظام. لم يكتشف JWST أي غلاف جوي على الإطلاق ، وهو أمر لم يكن متوقعًا بسبب الظروف الجهنمية لكونه قريبًا جدًا من النجم.
تمت ملاحظة جميع الكواكب في نظام TRAPPIST-1 سابقًا باستخدام تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيين ، وحتى الآن ، لم يتم اكتشاف أي سمات جوية. لكن مع ذلك ، لم يتمكن علماء الفلك من استبعاد هذا الاحتمال. بفضل قدرات الأشعة تحت الحمراء في JWST ، لديه القدرة على اكتشاف الجزيئات “الثقيلة” مثل ثاني أكسيد الكربون والأكسجين والميثان ، وبالتالي لديه القدرة على تحديد ما إذا كانت كواكب TRAPPIST-1 لها غلاف جوي أم لا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي مصنوع من.
يدور TRAPPIST-1 c حول نجمه على مسافة 0.016 AU (حوالي 2.4 مليون كيلومتر ، 1.5 مليون ميل) ، ويكمل مدارًا واحدًا في 2.42 يوم أرضي فقط. TRAPPIST-1 c أكبر قليلاً من الأرض ، لكن له نفس الكثافة تقريبًا ، مما يشير إلى أنه يجب أن يكون له تكوين صخري. يشير قياس JWST لضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة بحجم 15 ميكرون المنبعث من TRAPPIST-1 c إلى أن الكوكب إما له سطح صخري مكشوف أو غلاف جوي رقيق جدًا من ثاني أكسيد الكربون.
قال سيباستيان زيبا ، طالب الدراسات العليا في ماكس بلانك والمؤلف الأول في الورقة الجديدة: “نريد أن نعرف ما إذا كانت الكواكب الصخرية لها غلاف جوي أم لا” ، في بيان صحفي لوكالة ناسا. في الماضي ، كان بإمكاننا فقط دراسة الكواكب ذات الأغلفة الجوية السميكة الغنية بالهيدروجين. باستخدام Webb ، يمكننا أخيرًا البدء في البحث عن أجواء يهيمن عليها الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون “.
استخدم Zieba وفريقه MIRI (جهاز JWST للأشعة تحت الحمراء المتوسطة) لمراقبة نظام TRAPPIST-1 في أربع مناسبات مختلفة (في 27 و 30 أكتوبر ، و 6 و 30 نوفمبر ، 2022) حيث تحرك الكوكب 1 ج خلف النجم ، وهي ظاهرة المعروف باسم الكسوف الثانوي. من خلال مقارنة السطوع عندما يكون الكوكب خلف النجم (ضوء النجوم فقط) مع السطوع عندما يكون الكوكب بجانب النجم (الضوء من النجم والكوكب مجتمعين) ، تمكن الفريق من حساب كمية ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة بأطوال موجية 15 ميكرون ينبعث من كوكب الأرض.
ناسا قالت أن كمية ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة المنبعثة من كوكب ترتبط ارتباطًا مباشرًا بدرجة حرارته ، والتي تتأثر بدورها بالغلاف الجوي. يمتص غاز ثاني أكسيد الكربون بشكل تفضيلي ضوء 15 ميكرون ، مما يجعل الكوكب يبدو باهتًا عند هذا الطول الموجي. ومع ذلك ، يمكن أن تعكس الغيوم الضوء ، مما يجعل الكوكب يبدو أكثر إشراقًا ويخفي وجود ثاني أكسيد الكربون.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن جوًا جوهريًا من أي تكوين من شأنه أن يعيد توزيع الحرارة من جانب النهار إلى الجانب الليلي ، مما يتسبب في أن تكون درجة الحرارة على جانب النهار أقل مما ستكون عليه بدون غلاف جوي. نظرًا لأن TRAPPIST-1 c يدور قريبًا جدًا من نجمه – حوالي 1/50 من المسافة بين الزهرة والشمس – يُعتقد أنه مغلق بشكل مدّي ، مع وجود جانب واحد في ضوء النهار الدائم والآخر في ظلام لا نهاية له.
قال زيبا: “تتوافق نتائجنا مع كون الكوكب صخرة عارية بلا غلاف جوي ، أو أن الكوكب به غلاف جوي رقيق جدًا من ثاني أكسيد الكربون (أرق من الغلاف الجوي على الأرض أو حتى المريخ) بدون غيوم”. “إذا كان للكوكب غلاف جوي كثيف لثاني أكسيد الكربون ، لكنا قد لاحظنا كسوفًا ثانويًا ضحلًا حقًا ، أو لا يحدث خسوفًا على الإطلاق. هذا لأن ثاني أكسيد الكربون سيمتص كل الضوء البالغ 15 ميكرون ، لذلك لن نكتشف أي ضوء قادم من الكوكب “.
في ورقتهم ، قال الفريق أن “غياب كثيف ، CO2– الغلاف الجوي الغني على TRAPPIST-1؟ c يشير إلى تاريخ تكوين فقير متقلب نسبيًا … إذا تشكلت جميع الكواكب في النظام بالطريقة نفسها ، فإن هذا يشير إلى وجود مخزون محدود من المواد المتطايرة للكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن في النظام. ”
قال Kreidberg على تويتر أن كمية الماء عند تكوين TRAPPIST-1 c ستكون أقل من 10 محيطات أرضية. وقالت: “قد يشير ذلك إلى نمط من تكوين الكواكب ليس غنيًا بالمياه بشكل كبير (على الرغم من أنه لا يضمن أن تكون c بطريقة مشابهة للكواكب الخارجية)”.
قالت ناسا إنه في وقت لاحق من هذا العام ، سيجري الباحثون تحقيقًا للمتابعة لمراقبة المدارات الكاملة لمحركتي TRAPPIST-1 b و TRAPPIST-1 c. سيسمح هذا برؤية كيف تتغير درجات الحرارة من النهار إلى الجانب الليلي لكوكبين وسيوفر المزيد من القيود على ما إذا كان لديهم غلاف جوي أم لا. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم أيضًا ملاحظة كواكب أخرى من TRAPPIST-1. لذا ، ترقبوا إصدار البيانات المثير القادم.
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”