مفهوم الفنان لعوالم TRAPPIST-1 ، بناءً على البيانات المتاحة حول خصائص الكواكب.
(الصورة: © NASA / JPL-Caltech)
يضم أكبر عوالم في نظام TRAPPIST-1 ذي الكواكب السبعة جوًا تطور مع مرور الوقت ، بدلاً من الجو الذي تشكل معه.
تكشف الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا أن الغلاف الجوي للكوكب يختلف عن بيئته الوليدة ، مما يعني أنه على الأرجح عالم صخري مشابه للعالم في النظام.
وقالت هانا ويكفورد ، الباحثة في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور بولاية ماريلاند ، لموقع Space.com: "لم يكن هذا الجو هو الذي ولد فيه". سيكون جو الولادة غنيا بالهيدروجين ، وهو ما لا يراه الباحثون. قال ويكفورد بدلاً من ذلك ، "لقد تم تغييره من خلال عمليات مختلفة". كان يمكن أن يلعب النشاط الجوي والجيولوجي دورًا مهمًا في التغييرات. [جولة الكواكب الخارجية: قابل 7 كواكب بحجم الأرض لـ TRAPPIST-1]
استخدمت ويكفورد وزملاؤها هابل لدراسة TRAPPIST-1 g ، الكوكب السادس من النجم. لقد سبق لهم أن بحثوا في الغلاف الجوي للكواكب الخمسة الأولى ، التي تم تحديدها بالحروف من b إلى f ، ووجدوا أن جميع الكواكب الخمسة تفتقر إلى أجواء الهيدروجين الضخمة التي تشير إلى عمالقة الغاز ، مما يجعلها أكثر احتمالًا أن تكون صخرية. لم تكن دراستهم السابقة دقيقة بما يكفي لتحديد ما إذا كان TRAPPIST-1 g يحمل الغلاف الجوي الأصلي أم لا.
قال ويكفورد: "كانت G علامة الاستفهام الأخيرة في ذلك". "تمامًا مثل إخوانه وأخواته ، لا يحتوي على جو بدائي. لقد أصبح جوًا متطورًا."
وقدمت النتائج في يناير في الاجتماع الشتوي للجمعية الفلكية الأمريكية في سياتل.
"ملح وفلفل"
في عام 2016 ، أعلن علماء الفلك في تلسكوب الكواكب العابرة الصغيرة والكواكب الصغيرة في تشيلي (TRAPPIST) عن اكتشافهم لثلاثة كواكب حول النجم الخافت TRAPPIST-1. تم اكتشاف أربعة عوالم أخرى في غضون عام ، ليصل المجموع إلى سبعة. تقع جميع الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن لنجمها ، وهي المنطقة التي يجب أن تكون فيها المياه السائلة قادرة على الاستمرار على سطح الكوكب. فقط 40 سنة ضوئية من الأرض ، يحتوي TRAPPIST-1 على معظم الكواكب المعروفة في المنطقة الصالحة للسكن لنجم واحد.
TRAPPIST-1 g هو أكبر عوالم العالم ، مع تقديرات تضعه في حوالي 1.1 مرة من كتلة الأرض.
إذا كانت الكواكب عمالقة غازية ، فستحتفظ بجوها الأصلي الغني بالهيدروجين. في المقابل ، العوالم الصخرية لديها القدرة على تغيير جوها. يمكن لحركة الكربون أن تلعب دورًا رئيسيًا في تطور الأجواء. الصهارة الصهارة تحتجز الكربون تحت السطح. مع تحرك الصهارة نحو السطح ، يسمح الضغط المنخفض للكربون بالهروب في شكل غاز. على الأرض ، يتم إطلاق الكربونات المحتبسة في شكل ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز دفيئة يسمح لكوكبنا بالنمو أكثر دفئًا عن طريق حبس الحرارة من الشمس. تكشف الأبحاث السابقة أن عوالم مثل المريخ والقمر يمكنها أيضًا احتجاز المواد الغنية بالكربون ، بالإضافة إلى العناصر الأخرى ، وإطلاقها في الغلاف الجوي في شكل غازي.
يُعرف أيضًا باسم الأقزام الحمراء ، حيث تمثل الأقزام M مثل TRAPPIST-1 أعلى عدد من النجوم في المجرة. تشير بعض الدراسات إلى أن ثلاثة من كل أربعة نجوم قد يكون قزمًا M. النجوم طويلة العمر أكثر برودة وخافتة من النجوم الشبيهة بالشمس ، ولكنها أيضًا نشطة بشكل لا يصدق ، تغمر كواكبها في إشعاع تحمله مشاعل وثورات قوية. [كيفية التمييز بين أنواع النجوم (Infographic)]
يمكن أن تسبب درجات الحرارة الباردة أيضًا مشاكل في البحث عن الحياة. يمكن للأقزام M ذات الكتلة المنخفضة أن تتباهى بالغيوم وحتى بخار الماء في غلافها الجوي ، تمامًا مثل أكبر الكواكب. يمكن لهذه الجزيئات أن تخلق إشارات خاطئة لعلماء الفلك الذين يحاولون دراسة أجواء العوالم التي تدور حولها.
عندما يمر كوكب بين نجمه وأرضه ، يمكن لعلماء الفلك دراسة الضوء المتدفق عبر سمائه لفتح بعض أسرار الغلاف الجوي للكواكب. يمكن للأقزام M أن تجعل العملية أكثر تحديًا لأنها تحمل جزيئات الماء ؛ قد يكون من الصعب تحديد ما إذا كانت الإشارات التي تشير إلى وجود الماء تأتي من الكوكب أو النجم.
قال ويكفورد: "لأن النجم يحتوي على هذه الميزات ، فهذا يعني القياسات التي تجريها ، لا يمكنك أن تكون متأكدًا بنسبة 100 في المائة من أنه ليس النجم الذي تقيسه". "يجب أن تكون قادرًا على استبعاد وجود وتأثير النجم على هذه الكواكب."
للمساعدة في فرز الفوضى ، طورت ويكفورد وزملاؤها طريقة لإزالة التلوث النجمي. أولاً ، أجروا دراسة متعمقة لـ TRAPPIST-1 ، ودرسوا كيف تغيرت درجة حرارة النجم في مواقع مختلفة.
قال ويكفورد: "النجم نفسه عبارة عن مزيج من ثلاثة أنواع مختلفة من درجات الحرارة". بشكل عام ، النجم بارد نسبيًا ، مع ثلثه مغطى ببقع دافئة قليلاً تبلغ 2772 درجة مئوية (4940 درجة فهرنهايت). أقل من 3 بالمائة من النجم مغطى ببقع شديدة الحرارة عند درجة حرارة 5،526 درجة مئوية (9،980 فهرنهايت).
هذا لأن TRAPPIST-1 مغطى ببقع النجوم التي قال Wakeford إنها أصغر حجمًا وأكثر قتامة من تلك الموجودة على شمسنا.
قال ويكفورد: "إن توزيع [البقع] يشبه الملح والفلفل - يتم رصده في كل مكان ويتم توزيعه بالتساوي".
من خلال دراسة النجم ككوكب فردي يمر في نظامه بينه وبين الأرض ، تمكن الفلكيون من فحص كيفية تغير درجة حرارة النجم.
قال ويكفورد: "يمكننا في الواقع استخدام الكوكب كمسبار لخصائص درجة حرارة النجم".
مع وجود هذه المعلومات في متناول اليد ، قام الفلكيون بفحص الغلاف الجوي للكوكب نفسه ، واثقين من أنه يمكنهم تفسير الإشارات الجزيئية القادمة من النجم. كانوا قادرين على استبعاد الغلاف الجوي الكبير للهيدروجين المنتفخ حول ز الذي كان سيقترح أنه كان عملاقًا للغاز بدلاً من عالم صخري تم تغيير هواءه بواسطة العمليات الجيولوجية والجوية.
قال ويكفورد: "يؤدي ذلك حقًا إلى الطبيعة الأرضية الحقيقية لهذا الكوكب".
استخدم الفريق أيضًا قياساته لحساب نصف قطر الكوكب عند 1.124 مرة نصف قطر الأرض ، مما يعطيه كثافة أقل بقليل من كوكبنا. يناسب هذا TRAPPIST-1 g بقوة: إنه عالم صخري.
مع خروج ستة من الكواكب عن الطريق ، يأمل الفلكيون في تحويل انتباههم إلى الكائن السابع والأخير ، TRAPPIST-1 h. يخططون لدراسة الكوكب خلال صيف 2019.
وقال ويكفورد: "سيكون من المثير حقًا تطبيق هذه الطريقة مرة أخرى ، ليس فقط لمعرفة ما يتكون منه الكوكب ولكن لنرى كيف يتغير النجم ويؤثر على هذا الكوكب".
علاوة على ذلك ، يمكن أيضًا تطبيق العملية التي طوروها لفصل تلوث بخار الماء عن TRAPPIST-1 على رصد الأقزام الأخرى M.
نُشر البحث في أواخر 2018 في المجلة الفلكية.
