في فبراير من عام 2017 ، ذهل العالم عندما علم أن الفلكيين - باستخدام بيانات من تلسكوب TRAPPIST في تشيلي وتلسكوب سبيتزر الفضائي - حددوا نظامًا من سبعة كواكب صخرية خارجية في نظام TRAPPIST-1. كما لو أن هذا لم يكن مشجعًا بما فيه الكفاية لعشاق الكواكب الخارجية ، فقد أُشير أيضًا إلى أن ثلاثة من الكواكب السبعة تدور حول المنطقة النجمية الصالحة للسكن (المعروفة أيضًا باسم "منطقة المعتدل").
منذ ذلك الوقت ، كان هذا النظام محط تركيز العديد من الأبحاث ومسوحات المتابعة لتحديد ما إذا كان أي من كواكبه يمكن أن يكون صالحًا للسكن أم لا. وقد تكمن الجوهر في هذه الدراسات في مسألة ما إذا كان للكواكب مياه سائلة على أسطحها أم لا. ولكن وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق من علماء الفلك الأمريكيين ، قد تحتوي الكواكب TRAPPIST في الواقع على الكثير من الماء لدعم الحياة.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "الهجرة الداخلية للكواكب TRAPPIST-1 كما استنتجت من تركيباتها الغنية بالمياه" ، في المجلة علم الفلك الطبيعي. قاد الدراسة كايمان ت. Unterborn ، عالم جيولوجي في مدرسة استكشاف الأرض والفضاء (SESE) ، وشمل ستيفن جيه ديش ، أليخاندرو لورينزو (أيضًا من SESE) وناتالي ر.هينكل - علماء الفيزياء الفلكية من جامعة فاندربيلت ناشفيل.
كما لوحظ ، تم إجراء العديد من الدراسات التي سعت لتحديد ما إذا كان أي من الكواكب TRAPPIST-1 يمكن أن يكون صالحًا للسكن. وبينما أكد البعض أنهم لن يتمكنوا من التمسك بغلافهم الجوي لفترة طويلة نظرًا لحقيقة أنهم يدورون حول نجم متغير وعرضة للإشعال (مثل جميع الأقزام الحمراء) ، فقد وجدت دراسات أخرى أدلة على أن النظام يمكن كن غنياً بالمياه ومثالياً لمبادلة الحياة.
من أجل دراستهم ، استخدم الفريق بيانات من مسوحات سابقة حاولت وضع قيود على كتلة وقطر الكواكب TRAPPIST-1 من أجل حساب كثافتها. جاء الكثير من هذا من مجموعة بيانات تسمى كتالوج Hypatia (تم تطويره من قبل المؤلف المساهم Hinkel) ، والذي يدمج بيانات من أكثر من 150 مصدرًا أدبيًا لتحديد التجمعات النجمية للنجوم القريبة من الشمس.
باستخدام هذه البيانات ، قام الفريق ببناء نماذج تكوين نصف قطر الكتلة لتحديد المحتويات المتطايرة لكل من كواكب TRAPPIST-1. ما لاحظوه هو أن كواكب TRAPPIST خفيفة بشكل تقليدي للأجسام الصخرية ، مما يشير إلى نسبة عالية من العناصر المتطايرة (مثل الماء). في العوالم ذات الكثافة المنخفضة المماثلة ، عادة ما يُعتقد أن المكون المتطاير يأخذ شكل غازات الغلاف الجوي.
ولكن كما أوضح Unterborn في مقالة إخبارية حديثة لـ SESE ، فإن كواكب TRAPPIST-1 هي مسألة مختلفة:
"إن الكواكب TRAPPIST-1 صغيرة جدًا من حيث الكتلة بحيث لا يمكنها الاحتفاظ بغاز كاف لتعويض نقص الكثافة. حتى لو كانوا قادرين على التمسك بالغاز ، فإن الكمية اللازمة لتعويض نقص الكثافة ستجعل الكوكب منتفخًا أكثر مما نراه ".
وبسبب هذا ، قرر Unterborn وزملاؤه أن المكون منخفض الكثافة في هذا النظام الكوكبي يجب أن يكون ماء. لتحديد كمية المياه الموجودة ، استخدم الفريق حزمة برامج فريدة تم تطويرها تعرف باسم ExoPlex. يستخدم هذا البرنامج حاسبات فيزياء معدنية حديثة تسمح للفريق بدمج جميع المعلومات المتاحة حول نظام TRAPPIST-1 - وليس فقط كتلة الكواكب ونصف قطرها.
ما وجدوه هو أن الكواكب الداخلية (ب و ج) كانت "أكثر جفافاً" - تحتوي على أقل من 15٪ من الماء بالكتلة - بينما الكواكب الخارجية (F و ز) أكثر من 50٪ من الماء بالكتلة. بالمقارنة ، تحتوي الأرض على 0.02 ٪ فقط من الماء بالكتلة ، مما يعني أن هذه العوالم لديها ما يعادل مئات المحيطات بحجم الأرض في حجمها. وهذا يعني في الأساس أن الكواكب TRAPPIST-1 قد تحتوي على الكثير من الماء لدعم الحياة. كما أوضح هنكل:
"نعتقد عادة أن وجود الماء السائل على كوكب كطريقة لبدء الحياة ، لأن الحياة ، كما نعرفها على الأرض ، تتكون في الغالب من الماء وتتطلب منها أن تعيش. ومع ذلك ، فإن الكوكب الذي هو عالم مائي ، أو كوكب ليس له سطح فوق الماء ، لا يحتوي على دورات جيوكيميائية أو عنصرية مهمة ضرورية للغاية للحياة ".
هذه النتائج لا تبشر بالخير بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون أن النجوم من النوع M هي المكان الأكثر احتمالا لوجود كواكب صالحة للسكن في مجرتنا. ليس فقط الأقزام الحمراء هي النوع الأكثر شيوعًا من النجوم في الكون ، وهو ما يمثل 75 ٪ من النجوم في مجرة درب التبانة وحدها ، فقد وجد أن العديد من النجوم القريبة نسبيًا من نظامنا الشمسي تحتوي على كواكب صخرية أو أكثر تدور حولها.
وبصرف النظر عن TRAPPIST-1 ، فإن هذه تشمل الأرض الفائقة المكتشفة حول LHS 1140 و GJ 625 ، والكواكب الصخرية الثلاثة المكتشفة حول Gliese 667 ، و Proxima b - أقرب كوكب خارجي إلى نظامنا الشمسي. بالإضافة إلى ذلك ، أشارت دراسة استقصائية أجريت باستخدام مطياف HARPS في مرصد La Silla's ESO في عام 2012 إلى أنه قد يكون هناك مليارات الكواكب الصخرية التي تدور حول المناطق الصالحة للسكن من النجوم القزمة الحمراء في درب التبانة.
لسوء الحظ ، تشير هذه النتائج الأخيرة إلى أن كواكب نظام TRAPPIST-1 ليست مواتية للحياة. ما هو أكثر من ذلك ، ربما لن تكون هناك حياة كافية عليهم لإنتاج التوقيعات الحيوية التي يمكن ملاحظتها في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، خلص الفريق أيضًا إلى أن الكواكب TRAPPIST-1 يجب أن تكون قد شكلت والدًا بعيدًا عن نجمها وذهبت إلى الداخل بمرور الوقت.
كان هذا يعتمد على حقيقة أن كواكب TRAPPIST-1 الغنية بالجليد كانت أقرب بكثير إلى "خط الجليد" الخاص بنجمها من الكواكب الأكثر جفافاً. في أي نظام شمسي ، ستكون الكواكب التي تقع داخل هذا الخط صخرية حيث تتبخر مياهها ، أو تتكثف لتشكيل محيطات على أسطحها (إذا كان هناك جو كافٍ). بعد هذا الخط ، ستأخذ المياه شكل الجليد ويمكن أن تتراكم لتكوين كواكب.
من تحليلاتهم ، قرر الفريق أن الكواكب TRAPPIST-1 يجب أن تكون قد تشكلت خارج خط الجليد وانتقلت نحو النجم المضيف لتولي مداراتها الحالية. ومع ذلك ، نظرًا لأن النجوم من النوع M (القزم الأحمر) معروفة بأنها أكثر سطوعًا بعد الشكل الأول وخافتًا بمرور الوقت ، فقد كان خط الجليد يتحرك إلى الداخل أيضًا. كما أوضح المؤلف المشارك ستيفن ديش ، إلى أي مدى سوف تعتمد الكواكب المهاجرة على الوقت الذي تكونت فيه.
قال: "كلما كانت الكواكب في وقت مبكر ، كلما ابتعدت عن النجم الذي كانت تحتاجه لتشكل الكثير من الجليد". بناءً على الوقت الذي يستغرقه تكوين الكواكب الصخرية ، قدر الفريق أن الكواكب يجب أن تكون في الأصل بعيدة عن نجمها مرتين كما هي الآن. في حين أن هناك مؤشرات أخرى على أن الكواكب في هذا النظام قد هاجرت بمرور الوقت ، فإن هذه الدراسة هي الأولى لتحديد كمية الهجرة واستخدام بيانات التكوين لإظهارها.
هذه الدراسة ليست الأولى التي تشير إلى أن الكواكب التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء قد تكون في الواقع "عوالم مائية" ، مما يعني أن الكواكب الصخرية مع القارات على أسطحها أمر نادر نسبيًا. وفي الوقت نفسه ، أجريت دراسات أخرى تشير إلى أن مثل هذه الكواكب من المحتمل أن تجد صعوبة في التمسك بغلافها الجوي ، مشيرة إلى أنها لن تبقى عوالم مائية لفترة طويلة.
ومع ذلك ، حتى نتمكن من إلقاء نظرة أفضل على هذه الكواكب - والتي ستكون ممكنة مع نشر أدوات الجيل التالي (مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي) - سنضطر إلى التنظير حول ما لا نعرفه بناءً على ما نقوم به. من خلال معرفة المزيد عن هذه الكواكب الخارجية وغيرها ببطء ، سيتم تحسين قدرتنا على تحديد المكان الذي يجب أن نبحث فيه عن الحياة خارج نظامنا الشمسي.
