العثور على أصغر كوكب يحتوي على الماء خارج نظامنا الشمسي

في حدث هام خلال مسيرة البحث عن كواكب شبيهة بالأرض والتي تمتلك غلافاً جوياً شبيهاً بالغلاف الجوي للأرض، تمكن العلماء من ايجاد أصغر كوكب يحتوي على الماء،في الحقيقة سبق وأن تم رصد وجود الماء على كواكب خارجية عملاقة بحجم المشتري ،لكنها المرة الأولى التي يتم فيها رصده في كوكب صغير كهذا.

فقد رصد الفلكيون وجود بخار الماء في الغلاف الجوي لكوكب أكبر بأربع مرات من الأرض،يقع ضمن كوكبة الدجاجة على بعد 124 سنة ضوئية عن كوكبنا ليكون بذلك أصغر كوكب استطاع العلماء تحديد بعض مكونات غلافه الجوي الكيميائية. ترأس فريق البحث أستاذ علم الفلك دريك ديمينغ في جامعة ميريلاند والخبير في دراسة الكواكب الخارجية(الكواكب التي تدور حول نجوم خارج نظامنا الشمسي). العثور على بخار الماء والهيدروجين في الغلاف الجوي للكوكب HAT P-11b لا يمثل فقط خطوة مذهلة في العمل البحثي من مسافات بعيدة عن طريق التلسكوبات وانما أيضاً كاختبار لمدى صحة أفكارنا حول تشكل الكواكب وقدرتها على وصف تشكل نُظم كوكبية أخرى.

كيف يكتشف العلماء وجود المياه في الكواكب البعيدة خارج نظامنا الشمسي؟

يستفيد العلماء من تشتت الضوء الذي يحدث عندما يعبر الكوكب أمام النجم المُضيف.حيث تمتص المواد الموجودة في الغلاف الجوي بعض من ضوء النجم، مما يجعل الكوكب يبدو أكبر ( أي يبدو الكوكب أكبر حجماً عندما تمتص المواد الموجودة في غلافه هذه الاطوال الموجية ) .برسم التغيرات في حجم الكوكب الخارجي بدلالة الطول الموجي للاشعاع الكهرومغناطيسي الذي يرصده التلسكوب،يتمكن الفلكيون من الحصول على رسم بياني يظهر كمية اشعاع النجم التي يمتصها الغلاف الجوي للكوكب .يكشف هذا الرسم البياني عن ماهية المواد الكيميائية الموجودة في الغلاف الجوي.وكلّما كان الكوكب أكبر،كانت التغيرات في حجم الكوكب أوضح اثناء عبوره أمام النجم المضيف.استخدم العلماء هذه التقنية لوصف الغلاف الجوي لكواكب عملاقة عديدة بحجم كوكب المشتري. في هذه الدراسة،أراد الفريق تحليل الغلاف الجوي لكوكب أصغر بكثير.

اختار الفريق الكوكب HAT P-11b الذي اكتشف سابقاً بواسطة شبكة التلسكوبات الآلية الهنغارية الصنع ،نصف قطر هذا الكوكب أربعة أضعاف نصف قطر الأرض وكتلته أكبر 26 مرة من كتلة الأرض. مقارنةً مع كواكب نظامنا الشمسي فان حجم هذا الكوكب أقرب الى حجم نبتون . و لكنه فعليا يبعد عن النجم المركزي مسافة أقل من بعد نبتون عن الشمس وبالتالي فهو أسخن - حوالي 605 درجة مئوية. نواة الكوكب صخرية غالباً،ومحاطة بغلاف ثخين غازي معظمه من الهيدروجين ( نسبة الهيدروجين فيه تصل الى 90% تقريبا ) . و لا يحوي غلافه الجوي غيوم على علو مرتفع،ولكن بحسب ما وجد الفريق فهناك دليل على وجود بخار الماء. رصد جوناثان فرين طالب دراسات عليا في جامعة ميريلاند والمؤلف الرئيسي للورقة،الكوكب باستخدام تلسكويات تابعة لـ NASA: تلسكوب هابل الفضائي،الذي يقيس الضوء المرئي والضوء القريب من تحت الأحمر ،وتلسكوب سبيترز الذي يسجل فقط الضوء تحت الأحمر، وذلك ما بين تموز 2011 وكانون الأول عام 2012.قام الفريق بمقارنة هذه البيانات مع ما تم رصده بتلسكوب ناسا الفضائي كيبلر، الذي أطلق للبحث عن الكواكب الخارجية ،حيث يقوم بالتقاطة الصور بشكل مستمر للمنطقة السماوية التي يتواجد فيها الكوكب HAT P-11b .

لماذا يبحث الفلكيون عن الماء على الكواكب الخارجية؟

أولاً،لأنه كما نعلم الماء شرط لوجود الحياة ، بالرغم أن الماء لوحده غير كافي لنشوء الحياة .فجزيء الماء منتشر بشكل واسع في الكون،أينما وجد الهيدروجين والأكسجين،يتشكل جزيء الماء .حتى أن بعض البقع الشمسية تكون باردة كفاية لتحتوي بخار الماء، و لكن بالطبع لن تستطيع العيش فيها بسبب ارتفاع درجات حرارتها . بالاضافة لذلك يريد العلماء أيضاً اختبار الفرضية القائلة بأن الكواكب الأخرى تشكلت بنفس طريقة تشكل كواكب نظامنا الشمسي . ففي النظام الشمسي البدائي،كان لجسيمات الغبار والجليد شحنات كهربائية تسببت بالتصاقها ،بشكل مشابه لعملية تشكل كتل الغبار في زوايا المنزل. في وقت مبكر من هذه العملية امتلكت الكواكب العملاقة التي تشكلت بعيداً عن الشمس جاذبية كافية لجذب كميات كبيرة من غاز الهيدروجين H اللازم لتشكيل جزيئات الماء H2O .لكن الماء تجمد خارج الغلاف الجوي لكواكب نظامنا الشمسي العملاقة في مستويات عميقة يصعب رصدها. أما الكواكب الأقرب الصغيرة أمثال الأرض والزهرة والمريخ فان الماء تواجد عليها في وقت مبكر من تطورها،الا أن الأرض هو الوحيد الذي احتفظ بالماء السائل على سطحه.يعتقد العلماء أنه كلما صغر حجم الكوكب،زاد احتمال تواجد جزيئات ثقيلة كبخار الماء بوفرة فيه جنباً الى جنب مع الهيدروجين.

يقول ديمينغ:"تطورت أفكارنا حول نشوء الكواكب لتطابق حالة نظامنا الشمسي، لكننا لانعلم فيما اذا كانت النظم الكوكبية الأخرى ستتصرف بنفس الطريقة. نريد اختبار السؤال الأساسي عما اذا كانت الكواكب الصغيرة غنية بالعناصر الثقيلة،كالأكسجين وبخار الماء".وايجاد الهيدروجين وبخار الماء على هذا الكوكب هو قطعة رئيسية من اللغز تتناغم مع أفكار الفلكيين الرئيسية عن تشكل الكواكب.

المصدر: هنا