تلسكوب ويب الفضائي يكتشف الجزيئات الرئيسية في الكوكب الخارجي K2-18 ب

وتشير البيانات إلى أن الكوكب الخارجي لديه سطح محيطي سائل محتمل.

تم اكتشاف جزيئات حاملة للكربون في الغلاف الجوي للمنطقة الصالحة للسكن خارج كوكب الأرض المجموعة الدولية لعلماء الفلك باستخدام بيانات من K2-18 ب ناساس تلسكوب جيمس ويب الفضائي. تتوافق هذه النتائج مع وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية له سطح مغطى بالمحيط تحت غلاف جوي غني بالهيدروجين. ويقدم هذا الاكتشاف لمحة رائعة عن كوكب لا يشبه أي كوكب آخر في نظامنا الشمسي، ويثير احتمالات مثيرة للاهتمام حول عوالم صالحة للحياة في أماكن أخرى من الكون.

أطياف K2-18 b، التي تم الحصول عليها باستخدام NIRISS (تصوير الأشعة تحت الحمراء القريبة ومرسم الطيف بدون شق) وNIRSpec (التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة)، تظهر وفرة من الميثان وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للكوكب خارج المجموعة الشمسية، بالإضافة إلى جزيء كاشف محتمل يسمى ثنائي ميثيل كبريتيد. (دي إم إس). إن اكتشاف الميثان وثاني أكسيد الكربون ونقص الأمونيا يدعم الفرضية القائلة بأن K2-18 b قد يحتوي على محيط مائي تحت الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين. K2-18 b، أكبر بـ 8.6 مرة من الأرض، ويدور حول النجم القزم البارد K2-18 في المنطقة الصالحة للسكن ويبعد 120 سنة ضوئية عن الأرض. حقوق الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، وكالة الفضاء الكندية، رالف كروفورد (STScI)، جوزيف أولمستيد (STScI)، نيكو مادهوسودان (IoA)

اكتشف K2-18 ويب غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي

تم اكتشاف K2-18b، وهو كوكب خارج المجموعة الشمسية يبلغ حجمه 8.6 مرة حجم الأرض، بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا للكشف عن الجزيئات الحاملة للكربون بما في ذلك الميثان وثاني أكسيد الكربون. يضيف اكتشاف ويب إلى الدراسات الحديثة التي تشير إلى أن K2-18 b قد يكون كوكبًا خارج المجموعة الشمسية، مع غلاف جوي غني بالهيدروجين وسطح مغطى بالمحيط المائي.

جاءت أول نظرة ثاقبة لخصائص الغلاف الجوي لهذا الكوكب الخارجي الواقع في المنطقة الصالحة للسكن من ملاحظات تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا.

يدور K2-18 b حول النجم القزم البارد K2-18 في المنطقة الصالحة للسكن، ويبعد 120 سنة ضوئية عن الأرض في كوكبة الأسد. الكواكب الخارجية، مثل K2-18 b، هي بحجم الأرض نبتون، على عكس أي شيء في نظامنا الشمسي. نظرًا لعدم وجود كواكب قريبة مكافئة، فإن هذه “الكواكب النبتونية الفرعية” غير مفهومة جيدًا، كما أن طبيعة غلافها الجوي هي موضوع نقاش حاد بين علماء الفلك.

الآثار المترتبة على الحياة خارج المجموعة الشمسية

فكرة أن كوكب نبتون K2-18 b قد يكون كوكبًا خارج المجموعة الشمسية هي فكرة مثيرة للاهتمام، ويعتقد بعض علماء الفلك أن هذه العوالم هي بيئات واعدة للبحث عن أدلة على الحياة على الكواكب الخارجية.

وقال نيكو مادوسوثان، عالم الفلك في جامعة كامبريدج والمؤلف الرئيسي للورقة التي أعلنت عن هذه النتائج: “تؤكد النتائج التي توصلنا إليها أهمية النظر في البيئات المختلفة الصالحة للسكن في البحث عن الحياة في أماكن أخرى، فهي الأمثل”.

إن وجود الميثان وثاني أكسيد الكربون ونقص الأمونيا يدعم الفرضية القائلة باحتمال وجود محيط مائي تحت الغلاف الجوي الغني بالهيدروجين في K2-18 b. قدمت هذه الملاحظات الصافية المبكرة أيضًا إمكانية الكشف عن جزيء يسمى ثنائي ميثيل كبريتيد (TMS). على الأرض، يتم إنتاجه فقط عن طريق الحياة. تنبعث معظم DMS في الغلاف الجوي للأرض من العوالق النباتية في البيئة البحرية.

إن افتراض DMS أقل قوة ويتطلب مزيدًا من التحقق.

وأوضح مادهوسودان: “يمكن لملاحظات الويب القادمة أن تؤكد أن DMS موجود بالفعل بكميات كبيرة في الغلاف الجوي لـ K2-18 b”.

خصائص الغلاف الجوي للكواكب الخارجية

يقع K2-18 b في المنطقة الصالحة للسكن ومن المعروف الآن أنه يحتوي على جزيئات حاملة للكربون، وهو ما لا يعني بالضرورة أن الكوكب يمكن أن يدعم الحياة. الحجم الكبير للكوكب – 2.6 مرة نصف قطر الأرض – يعني أن باطن الكوكب قد يحتوي على جليد عالي الضغط مثل نبتون، ولكن غلاف جوي رقيق غني بالهيدروجين وسطح محيطي. من المتوقع أن تحتوي عوالم هيسيان على محيطات من الماء. ومع ذلك، فإن المحيط حار جدًا بحيث لا يمكن أن يكون صالحًا للسكن أو سائلًا.

وأوضح عضو الفريق سوبهاجيت ساركار من جامعة كارديف: “على الرغم من أن هذا النوع من الكواكب غير موجود في نظامنا الشمسي، إلا أن الكواكب الفرعية نبتون هي النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب المعروفة حتى الآن في المجرة”. “لقد حصلنا على الطيف الأكثر شمولاً للمنطقة الفرعية الصالحة للسكن حتى الآن، وهذا سمح لنا بنمذجة الجزيئات الموجودة في غلافه الجوي.”

يعد توصيف الأجواء للكواكب الخارجية مثل K2-18 b – أي تحديد غازاتها وحالاتها الفيزيائية – مجالًا نشطًا للغاية في علم الفلك. ومع ذلك، فإن وهج هذه الكواكب من نجومها الأم الأكثر ضخامة يجعل استكشاف الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية أمرًا صعبًا بشكل خاص.

وقد تجنب الفريق هذا التحدي من خلال تحليل الضوء الصادر من النجم الأم لـ K2-18 b أثناء مروره عبر الغلاف الجوي للكوكب الخارجي. K2-18 b هو كوكب خارجي عابر، مما يعني أنه يمكننا اكتشاف انخفاض في السطوع أثناء مروره عبر وجه نجمه المضيف. تم اكتشاف الكوكب الخارجي لأول مرة بواسطة مهمة K2 التابعة لناسا في عام 2015. وهذا يعني أن جزءًا صغيرًا من ضوء النجم أثناء العبور يمر عبر الغلاف الجوي للكوكب الخارجي قبل أن يصل إلى التلسكوبات مثل تلسكوب ويب. يترك مرور ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية آثارًا يمكن لعلماء الفلك تجميعها معًا لتحديد الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي.

قدرات جيمس ويب والأبحاث المستقبلية

وقال مادهوسودان: “لم تكن هذه النتيجة ممكنة إلا بسبب نطاق الطول الموجي الممتد والحساسية غير المسبوقة للويب، والتي مكنت من الكشف القوي عن السمات الطيفية من خلال عبورين”. “للمقارنة، قدمت إحدى عمليات رصد العبور باستخدام ويب دقة مماثلة لثماني عمليات رصد أجريت بواسطة هابل على نطاق طول موجي ضيق نسبيًا.”

وأوضح عضو الفريق سافاس كونستانتينو من جامعة كامبريدج: “هذه النتائج هي نتيجة ملاحظتين لـ K2-18 b، مع المزيد في المستقبل”. “إن عملنا هنا هو عرض مبكر لما يمكن للويب ملاحظته في الكواكب الخارجية في المنطقة الصالحة للسكن.”

وتم قبول نتائج اللجنة للنشر في مجلة The رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

ويخطط الفريق الآن لإجراء المزيد من الأبحاث باستخدام مقياس الطيف MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) الخاص بالتلسكوب، والذي يأملون أن يعزز صحة النتائج التي توصلوا إليها ويقدم رؤى جديدة حول الظروف البيئية على K2-18 b.

واختتم مادهوسودان حديثه قائلاً: “هدفنا النهائي هو تحديد الحياة على كوكب خارج المجموعة الشمسية صالح للحياة، وهو ما سيغير فهمنا لمكاننا في الكون”. “إن النتائج التي توصلنا إليها هي خطوة واعدة في هذا المسعى من أجل فهم أعمق لعوالم هيسيان.”

يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا هو مختبر علوم الفضاء الأول في العالم. إنه يحل ألغاز نظامنا الشمسي، وينظر إلى ما هو أبعد من ذلك إلى عوالم بعيدة حول نجوم أخرى، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا ومكاننا فيه. WEB هو مشروع دولي يقوده شركاء ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية.وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الكندية.