Two nearby exoplanets have yielded their clearest climate portrait yet
أنتج الفلكيون أول خرائط حرارة لكوكبين خارج المجموعة الشمسية بحجم الأرض يدوران حول نجم آخر، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة TRAPPIST-1b وTRAPPIST-1c عبر مدارات كاملة. والنتيجة واضحة للغاية: يبدو أن كلا العالمين كوكبان صخريان بلا غلاف جوي، ذاتا مناخين غير متكافئين بشدة، حيث تسخن أنصافهما المواجهة للنجم إلى درجات قصوى بينما تهبط جهاتهما الليلية الدائمة إلى ما دون التجمد بكثير.
تركز الملاحظات على الكوكبين الداخليين في نظام TRAPPIST-1، وهو عائلة مدمجة من سبعة كواكب تدور حول نجم قزم أحمر يبعد نحو 40 سنة ضوئية عن الأرض. وكان هذا النظام هدفًا رئيسيًا لعلم الكواكب الخارجية منذ اكتشافه، جزئيًا لأن عدة عوالم فيه تقع في المنطقة الصالحة للسكن للنجم أو بالقرب منها، وجزئيًا لأن الأقزام الحمراء هي أكثر النجوم شيوعًا في مجرة درب التبانة. لذا فإن فهم أنواع الأغلفة الجوية التي تستطيع كواكبها الاحتفاظ بها يمثل أمرًا محوريًا في البحث الأوسع عن بيئات قد تكون صالحة للسكن خارج النظام الشمسي.
في هذا العمل الجديد، استخدم فريق دولي من جامعتي جنيف وبرن تلسكوب ويب لرصد TRAPPIST-1b و1c باستمرار في الضوء تحت الأحمر لمدة إجمالية بلغت 60 ساعة. ومن خلال قياس الانبعاث الحراري من كل كوكب أثناء تحركه حول نجمه، أعاد الباحثون بناء مقدار الحرارة المنبعثة من الجانب النهاري والجانب الليلي. وقد أتاح لهم ذلك إنشاء خرائط تفصيلية لدرجات الحرارة بدلًا من استنتاج الظروف المناخية من لقطات محدودة.
عوالم مقيدة مديًا من دون أي دليل على نقل الحرارة في الغلاف الجوي
الحالة الحاسمة في كلا الكوكبين هي القفل المدي. ومثل علاقة القمر بالأرض، تدور الكواكب متزامنة مع مداراتها، ما يعني أن الوجه نفسه يظل دائمًا مواجهًا لنجمها. في مثل هذه العوالم لا يوجد تعاقب عادي لليل والنهار. فهناك نصف كرة يعيش في نهار دائم، بينما يبقى النصف الآخر في ظلام دائم. وإذا وُجد غلاف جوي كبير، فيمكنه نقل الحرارة بين الجانبين وتخفيف التباين الحراري. أما إذا لم يوجد غلاف جوي، فيفترض أن يكون الانقسام الحراري شديدًا للغاية.
وهذا تقريبًا ما رآه ويب. تصل درجة حرارة الجانب النهاري في TRAPPIST-1b إلى أكثر من 200 درجة مئوية، بينما يهبط الجانب الليلي إلى أقل من 200 درجة مئوية تحت الصفر. وأظهر TRAPPIST-1c نمطًا مشابهًا. وهذه الفروق الهائلة في الحرارة هي النتيجة العلمية الأساسية لأنها تشير إلى أن الحرارة لا يعاد توزيعها بكفاءة حول أي من الكوكبين. وبعبارة أخرى، لا تظهر هذه الملاحظات أي دليل على وجود غلاف جوي كثيف بما يكفي لتسوية الظروف بين نصفي الكرة.
تضيق هذه النتيجة نطاق التفسيرات الممكنة للكوكبين. والتفسير الأبسط هو أن كليهما عالم صخري عارٍ. فهما قريبان من نجمهما الأم، ويتعرضان لإشعاع شديد، ولا يستطيعان الاحتفاظ بالنوع من الغلاف الجوي الذي قد يلطّف المناخ أو يدعم ظروفًا سطحية تشبه إلى حد ما ظروف الأرض. لكن ذلك لا يجعل النظام أقل إثارة للاهتمام، بل أكثر وضوحًا. فكثيرًا ما يتقدم علم الكواكب الخارجية بقدر ما يستبعد عوالم محتملة بقدر ما يحدد عوالم واعدة.
لماذا لا يزال TRAPPIST-1 مهمًا في البحث عن الحياة
يبقى TRAPPIST-1 واحدًا من أكثر المختبرات القريبة إقناعًا لدراسة التنوع الكوكبي حول الأقزام الحمراء. فجميع كواكبه السبعة تقريبًا بحجم الأرض، كما أن هندسته المدمجة تجعل عمليات الرصد المتكررة أكثر كفاءة نسبيًا. وكان من المتوقع أن تكون العوالم الداخلية الأكثر قسوة، لكن كواكب النظام الأكثر اعتدالًا لا تزال تجذب الاهتمام لأنها تدور في منطقة يمكن، من حيث المبدأ، أن يوجد فيها ماء سائل تحت الظروف الجوية المناسبة.
لهذا السبب تكتسب هذه الخرائط الجديدة أهميتها بما يتجاوز TRAPPIST-1b و1c نفسيهما. فنجوم الأقزام الحمراء تهيمن على السكان النجميين في المجرة. وإذا كانت الكواكب حولها تفقد أغلفتها الجوية كثيرًا عندما تدور قريبًا جدًا، فهذا يساعد في تحديد أين ينبغي للعلماء أن ينظروا لاحقًا، وما الإشارات التي يجب أن تعطى الأولوية. كما تُظهر هذه النتيجة قدرة ويب على الانتقال من مجرد رصد الكواكب إلى توصيف مناخاتها مباشرة، حتى عندما تكون تلك الكواكب صغيرة وصخرية.
كان رسم خرائط درجات الحرارة للكواكب الخارجية بحجم الأرض هدفًا طموحًا منذ فترة طويلة لأن الإشارة ضعيفة والقياسات تتطلب ثباتًا استثنائيًا. أما الآن، فإن حساسية ويب في نطاق الأشعة تحت الحمراء تجعل هذا النوع من التحليل ممكنًا. وفي هذه الحالة، استطاع التلسكوب تتبع الكوكبين عبر دورات مدارية كاملة واستخلاص فروق حرارية كبيرة بما يكفي لتشخيص حالتهما الجوية. وهذه خطوة منهجية كبيرة للمجال، حتى لو تبين أن الكواكب المدروسة نفسها معادية للحياة.
إنجاز قائم على إجابة قاسية
ثمة ميل في التغطية الإعلامية للكواكب الخارجية إلى التعامل مع كل قياس جديد بوصفه استفتاءً على القابلية للحياة. لكن الدرس الأهم من هذه الملاحظات أكثر دقة. فالقابلية للحياة ليست المكسب العلمي الوحيد. إن معرفة أن TRAPPIST-1b و1c على الأرجح عالمان صخريان بلا هواء ومقيدان مديًا يمنح الباحثين شيئًا ملموسًا عن بقاء الغلاف الجوي، وتطور الكواكب، والحدود البيئية للعوالم حول النجوم الصغيرة.
كما أنها توضح أجندة الرصدات المستقبلية. فإذا كانت الكواكب الداخلية مجرد صخور مجردة تقريبًا، فإن السؤال التالي يصبح كيف تتغير الظروف كلما ابتعدنا في النظام نفسه. هل تحتفظ كواكب TRAPPIST-1 الأبرد بأغلفتها الجوية بنجاح أكبر؟ هل يستطيع ويب أو مراصد مستقبلية اكتشاف الغازات على تلك العوالم؟ وما مدى شيوع هذا النمط في الأنظمة الحمراء القزمة الأخرى؟
في الوقت الراهن، يقف TRAPPIST-1b و1c كواحدين من أوضح الأمثلة حتى الآن على شكل الكوكب الأرضي المقيد مديًا عندما لا يوجد حاجز جوي بين نهار أبدي وليل لا ينتهي. وتكمن روعة العلم هنا بالذات في أن الإجابة قاسية إلى هذا الحد. فلم يكشف ويب عن ظروف لطيفة مخفية على هذه العوالم، بل كشف أسطحها المكشوفة، وتطرفها الحراري، ومستوى جديدًا من الدقة في محاولة البشرية قراءة مناخات الكواكب التي تدور حول شموس بعيدة.
This article is based on reporting by Universe Today. Read the original article.
Originally published on universetoday.com