كوكب بلا فئة
قضى الفلكيون عقوداً في بناء أنظمة تصنيف للكواكب — الأرضيات الصخرية، عمالقة الغاز، عمالقة الجليد، المشتريات الساخنة — لكن الكون يستمر في إنتاج أجسام ترفض أن تناسب أي فئة بشكل دقيق. لقد أعاد تلسكوب جيمس ويب الفضائي الآن ملاحظات كوكب L 98-59 d، كوكب خارجي قريب يبدو أنه يمثل فئة عالم جديدة حقاً: واحدة يتم تعريفها في المقام الأول من خلال سلوك الكبريت تحت ضغوط ودرجات حرارة قاسية عميقة داخل باطنه.
نشرت دراسة جديدة من قبل فريق دولي من الفلكيين، تصف النتائج كوكباً يحمل غلافه الجوي وفرة غير عادية من الجزيئات التي تحتوي على الكبريت، كثافة أقل مما هو متوقع لحجمه، والبنية الداخلية التي تبدو أنها تشمل محيط حمم بركانية شاسع يحتجز بنشاط ويدور مركبات الكبريت من خلال عمليات بركانية تعمل على نطاق لا سابق له في النظام الشمسي.
الهدف: L 98-59 d
L 98-59 d هو أحد ثلاثة كواكب تدور حول L 98-59، نجم قزم أحمر قريب يقع على بعد حوالي 35 سنة ضوئية من الأرض. كان هذا النظام موضوع اهتمام فلكي كبير منذ اكتشافه بواسطة مهمة TESS التابعة لناسا لأن الكواكب توفر بعض أفضل الفرص لتوصيف الغلاف الجوي للعوالم الصخرية الصغيرة. عند حوالي 1.5 مرة من نصف قطر الأرض وضعفي كتلتها، يقع L 98-59 d في منطقة الحدود بين الكواكب الصخرية الصغيرة والعوالم الأكبر مثل المحيط أو ما دون نبتون.
قربه من نجمه المضيف يعني أنه يتلقى إشعاعاً مكثفاً ويدور كل بضعة أيام فقط. هذه الظروف تجعل غلافه الجوي ساخناً وديناميكياً، وهو مثالي للمراقبة الطيفية من قبل مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة التابع لجيمس ويب.
ما اكتشفه جيمس ويب
كشفت الملاحظات الغلاف الجوي للتلسكوب عن توقيعات ثاني أكسيد الكبريت ومركبات أخرى تحتوي على الكبريت بتركيزات تجاوزت كل ما كان الفلكيون يتوقعونه من نماذج الانبعاثات البركانية القياسية المعايرة على الأرض أو الزهرة. والأكثر إثارة للدهشة أن كثافة الكوكب الإجمالية كانت أقل مما يتنبأ به حجمه وتركيبته إذا كان مصنوعاً من الصخور والحديد وحده.
يستند تفسير فريق البحث إلى كيمياء الضغط العالي: L 98-59 d يستضيف على الأرجح محيط حمم بركانية عميقة — طبقة شاسعة من الصخور السيليكاتية المنصهرة تمتد آلاف الكيلومترات إلى باطنه. تحت الضغوط الهائلة الموجودة في تلك الأعماق، يتصرف الكبريت بطريقة مختلفة عما يحدث في ظروف السطح. بدلاً من الانبعاث الحر في الغلاف الجوي، يصبح الكثير من الكبريت مدمجاً في الصخور المنصهرة نفسها، ويبقى مذاباً في محيط الحمم البركانية ويخفض الكثافة الكلية للكوكب بالنسبة لجسم صخري متصلب بالكامل.
الكيمياء البركانية على مقياس الكوكب
الكيمياء الغلاف الجوي التي يمكن ملاحظتها من جيمس ويب تمثل فقط جزء الكبريت الذي هرب من محيط الحمم البركانية إلى الطور الغازي. هذا الجزء كبير بما يكفي لإنتاج توقيعات طيفية مميزة، لكنه قد يمثل جزءاً صغيراً من إجمالي جرد الكبريت الذي يحتويه الكوكب. يقدر الباحثون أن محيط الحمم البركانية قد يحتوي على تركيزات كبريت أعلى بأوامر من حيث الحجم من باطن الأرض، مستدام من خلال الحرارة الشديدة الناتجة عن قوى المد والجزر من النجم والاضمحلال الإشعاعي للعناصر الثقيلة.
لا يوجد نظير مباشر لهذا النوع من دورة الكبريت في نظامنا الشمسي. للأرض دورة كبريت، لكنها تعمل من خلال تكتونية الصفائح والعمليات البيولوجية والبركانية المعتدلة. سيمثل نطاق معالجة الكبريت المشار إليه في ملاحظات L 98-59 d نشاطاً جيوكيميائياً بحجم مختلف بشكل أساسي.
الآثار المترتبة على علم الكواكب
يحمل تحديد L 98-59 d ككوكب كبريت محتمل عدة آثار مهمة. أولاً، يشير إلى أن كواكب محيط الحمم البركانية قد تكون أكثر شيوعاً مما تم الاعتراف به سابقاً، وأنها تنتج توقيعات كيميائية يمكن كشفها بواسطة جيمس ويب على مسافات تبلغ عشرات السنوات الضوئية. ثانياً، يطرح تحدياً لأنظمة التصنيف الموجودة التي تجمع الكواكب حسب الحجم أو التركيب دون الأخذ في الاعتبار الدور السائد الذي يمكن أن تلعبه الكيمياء المتطايرة — بما فيها الكبريت — في تحديد الخصائص المرئية.
ثالثاً، يثير أسئلة حول حدود الصلاحية للسكن. البيئات الغنية بالكبريت على الأرض تدعم حياة المتطرفة. ما إذا كانت الكيمياء الكبريتية على L 98-59 d يمكن أن تسمح بالحياة هو تكهن عميق، لكن الاكتشاف يوسع المساحة البارامترية الكيميائية التي يجب على اختصاصيي الأحياء الفلكية أن يأخذوها في الاعتبار.
محفظة جيمس ويب المتنامية من الكواكب الخارجية
تضيف نتائج L 98-59 d إلى كاتالوج متنام بسرعة من ملاحظات الغلاف الجوي المفاجئة للكواكب الخارجية من جيمس ويب. منذ بداية العمليات العلمية، كشف التلسكوب عن ثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء في أغلفة الكواكب الخارجية عبر نطاق من أنواع الكواكب، مما يبني بشكل منهجي الأساس التجريبي لعلم جديد من علم الكواكب المقارن. يُحسّن كل اكتشاف الفهم لما أنواع العوالم الموجودة، وما مدى شيوع الأنظمة الكيميائية المختلفة، والتوقيعات التي قد تحتاجها المهام المستقبلية لاكتشاف الحياة خارج نظامنا الشمسي.
تم إعداد هذه المقالة بناءً على تقارير Science Daily. اقرأ المقالة الأصلية.
Originally published on sciencedaily.com