با نزدیک‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به زمین بیشتر آشنا شوید

Credit: ESO/M. Kornmesser
2,812

با نزدیک‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به زمین بیشتر آشنا شوید

چند ماه پیش بود که رصدخانه‌ٔ جنوبی اروپا (ESO) خبر از کشف سیاره‌ای فراخورشیدی به دور نزدیک‌ترین ستاره‌ به خورشید داد. کشف این سیاره به دور ستارهٔ پروکسیما قنطورس از سه جهت اهمیت بسیار بالایی داشت. نکته‌ی اول این بود که پروکسیما قنطورس نزدیک‌ترین ستاره به زمین پس ازخورشید است. مسئلهٔ مهم بعد وجود برخی شباهت‌ها بین این سیارهٔ فراخورشیدی و سیارهٔ زمین بود. در نهایت چیزی که داستان را باز هم جذاب‌تر می‌کرد قرار گیری این سیاره در کمربند حیات ستارهٔ پروکسیما قنطورس بود. یعنی جایی که امکان وجود آب مایع در سیاره، در صورت مساعد بودن شرایط دیگر، وجود دارد.

طرحی هنرمندانه از طلوع پروکسیما قنطورس در سیارهٔ پروکسیما b. ستارهی دوتایی آلفا قنطورس نیز کمی بالاتر از پروکسیما دیده میشود. Credit: ESO/M. Kornmesser
طرحی هنرمندانه از طلوع پروکسیما قنطورس در سیارهٔ پروکسیما b. ستارهی دوتایی آلفا قنطورس نیز کمی بالاتر از پروکسیما دیده میشود.
Credit: ESO/M. Kornmesser

در میان این نکات جذاب و هیجان‌انگیز برخی مسائل مهم راجع به این سیاره فراموش شدند. واقعیت این است که با وجود برخی شباهت‌های پروکسیما b به زمین این سیاره کاندید مناسبی برای عنوان زمین شمارهٔ ۲ نیست. به عبارت دیگر این شباهت‌ها چندان اثرگذار نیستند و حتی اگر روی این سیاره آب وجود داشته باشد، احتمالا باز هم با دنیایی عجیب و ناآشنا روبه‌رو خواهیم بود.

دانسته‌ها و نادانسته‌ها

اخترشناسان با بررسی جابه‌جایی‌های خفیف ستارهٔ پروکسیما قنطورس که حاصل حضور سیاره‌ی پروکسیما b به دور این ستاره است، توانستند علاوه بر جرم سیاره، مدت زمان هر بار گردش آن به دور ستاره را نیز محاسبه کنند. در نهایت و با استفاده از این اطلاعات این نتیجه حاصل شد که پروکسیما b در کمربند حیات قرار دارد. به عبارت دیگر این سیاره در فاصله‌ای از ستاره‌ی مادر قرار گرفته که آب می‌تواند در حالت مایع در سطح آن وجود داشته باشد.

تا این جای کار همه‌ چیز خوب به نظر می‌رسد اما واقعیت این جاست که هنوز اطلاعات بسیار کمی از این سیاره در دست داریم. یک بار مرور کنیم؛ می‌دانیم که پروکسیما b حدودا هر ۱۱ روز یک بار به دور ستارهٔ مادر می‌چرخد یا به عبارت دیگر هر سال در این سیاره کمی بیش از ۱۱ روز طول می‌کشد. از جرم حدودی آن هم مطلع هستیم و همان‌طور که اشاره شد می‌دانیم که این سیاره در کمربند حیات قرار دارد. اما نادانسته‌های مهمی در این میان وجود دارد. هنوز نمی‌دانیم آیا جوی این سیاره را فراگرفته است یا نه. همچنین اندازهٔ پروکسیما b نیز کماکان ناشناخته است. از آن جا که اندازهٔ سیاره را نمی‌دانیم نمی‌توانیم چگالی میانگین آن را محاسبه کنیم و به این ترتیب صحبت دقیق راجع به مواد تشکیل‌دهندهٔ سیاره (با توجه به چگالی میانگین آن) نیز چندان ممکن نیست و ابهام‌هایی در این زمینه وجود دارد.

گروهی از پژوهشگران برای رفع این ابهام‌ها از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده کردند. طبق مدل‌ها این سیاره در کوچک ترین حالت (با توجه به جرم ۱/۳ برابری آن نسبت به زمین)، قطری در حدود ۹۴ درصد قطر زمین خواهد داشت. در این فرضیه و با توجه به مدل‌های تشکیل سیارات، پروکسیما b هسته‌ای فلزی خواهد داشت که حدود ۶۵ درصد جرم کل سیاره را تشکیل می‌دهد. لایه‌های بیرونی متشکل از پوششی سنگی خواهند بود و آب، اگر وجود داشته باشد، ‌بسیار کم خواهد بود. در این حالت پروکسیما b سیاره‌ای سنگی و خشک است که می‌توان آن را با عطارد مقایسه کرد. شکل‌گیری حیات در چنین شرایطی نامحتمل به نظر می‌رسد.

اکنون آن سوی طیف را بررسی می‌کنیم. طبق مدل‌ها پروکسیما b با توجه به جرمش می‌تواند حداکثر اندازه‌ای معادل ۱/۴ برابر قطر زمین داشته باشد. اگر این اندازه را برای پروکسیما b در نظر بگیریم آن‌گاه سیاره چگالی کمتری داشته و در پی آن فلزات و سنگ کمتری نیز در آن وجود خواهد داشت. در این شرایط بخش زیادی از سیاره می‌تواند از آب تشکیل شده باشد.

دو حالت بالا را می‌توان دو سوی یک طیف در نظر گرفت. جایی بین این دو حالت می‌تواند ما را با زمین شمارهٔ ۲ مواجه کند؛ سیاره‌ای که هسته‌ی فلزی کوچکی دارد و سطح آن از اقیانوس‌ و سنگ پوشیده شده است. اما قرارگیری پروکسیما b در این نقطه‌ی ایده‌آل در میان این بازه‌ی طولانی کمی نامحتمل به نظر می‌رسد.

شبیه‌سازی‌های مختلف از سیاره‌ی پروکسیما b. در تصویر سمت چپ کوچک‌ترین اندازه‌ی ممکن برای این سیاره مشخص شده و همان‌طور که می‌بینید یک هسته‌ی پرجرم آهنی بیشتر سیاره را در برگرفته است. در تصویر سمت راست اندازه‌ی پروکسیما b ۱۴۰ درصد اندازه‌ی زمین در نظر گرفته شده و اقیانوس بسیار بزرگی سطح سیاره را پوشانده است. تصویر وسط، حالتی بین دو حالت قبل، می‌تواند تا حدی شبیه به زمین باشد. Credit: CNRS
شبیه‌سازی‌های مختلف از سیارهٔ پروکسیما b. در تصویر سمت چپ کوچک‌ترین اندازهٔ ممکن برای این سیاره مشخص شده و همان‌طور که می‌بینید یک هستهٔ پرجرم آهنی بیشتر سیاره را در برگرفته است. در تصویر سمت راست اندازه‌ی پروکسیما b ۱۴۰ درصد اندازهٔ زمین در نظر گرفته شده و اقیانوس بسیار بزرگی سطح سیاره را پوشانده است. تصویر وسط، حالتی بین دو حالت قبل، می‌تواند تا حدی شبیه به زمین باشد.
Credit: CNRS

داستان کمربند حیات از چه قرار است؟

قرارگیری یک سیاره در کمربند حیات ستاره‌ی مادر برای شکل‌گیری شرایط مناسب حیات کافی نیست. به یاد آورید در منظومه‌ی شمسی خودمان علاوه بر زمین، زهره و مریخ هم در کمربند حیات خورشید قرار دارند.

همان‌طور که می‌بینید ستاره‌ی پروکسیما قنطورس ستاره‌ی کوچکی است که تنها کمی از سیاره‌ی مشتری بزرگ‌تر است. Credit: ESO
همان‌طور که می‌بینید ستارهٔ پروکسیما قنطورس ستارهٔ کوچکی است که تنها کمی از سیارهٔ مشتری بزرگ‌تر است.
Credit: ESO

داستان برای پروکسیما b پیچیده‌تر است. از آن جا که ستارهٔ پروکسیما قنطورس یک کوتولهٔ سرخ است، گرما و نور آن نسبت به ستاره‌ای مانند خورشید بسیار کمتر است. بنابراین کمربند حیات چنین ستاره‌ای در فاصله‌ای بسیار نزدیک به آن قرار می‌گیرد. در مورد پروکسیما قنطورس باید گفت که کمربند حیات این ستاره در فاصله‌ای کمتر از فاصلهٔ عطارد تا خورشید جای گرفته است.

مقایسه‌ی مدار سیاره‌ی پروکسیما b و کبربند حیات ستاره‌ی پروکسیما قنطورس با مدار سیاره‌ی عطارد در منظومه‌ی شمسی. Credit: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman
مقایسهٔ مدار سیارهٔ پروکسیما b و کبربند حیات ستارهٔ پروکسیما قنطورس با مدار سیارهٔ عطارد در منظومهٔ شمسی.
Credit: ESO/M. Kornmesser/G. Coleman

در این میان شرایط خاصی پیش می‌آید. اگر سیاره‌ای در مداری بسیار نزدیک به یک کوتولهٔ سرخ به دور آن گردش کند، احتمالا با پدیدهٔ قفل مداری مواجه خواهد شد. یعنی مدت زمان گردش سیاره به دور خود با گردش آن به دور ستاره تقریبا برابر خواهد بود. این یعنی یک روی سیاره همیشه به سمت ستاره خواهد بود و در آن سو تاریکی همیشگی حکمفرما خواهد بود. اتفاقی که برای ماه، قمر زمین، رخ داده است و ما فقط یک سمت ماه را از روی زمین می‌بینیم.

حتی اگر فرض کنیم پروکسیما b از لحاظ اندازه و ترکیبات شیمیایی شبیه به زمین باشد و جوی نیز پیرامون خود داشته باشد، مشکل قفل مداری را نمی‌توان به آسانی از میان برداشت. مدل‌سازی‌های زیادی در این زمینه انجام شده است که نتایج آن‌ها شرایط خوبی را پیش‌بینی نمی‌کند. برخی مدل‌ها خبر از طوفان‌های بسیار عظیمی می‌دهند که کل سیاره را در برمی‌گیرند و برخی مدل‌های دیگر دو روی متفاوت را برای پروکسیما b پیش بینی می‌کنند؛ یک روی خشک و بی‌حاصل و یک روی تاریک و یخ‌زده.

هنوز هم هستند مدل‌هایی که کماکان نتایج جالب توجهی را ارائه می‌دهند. یک پیش‌بینی این است که در مرز دو سوی متفاوت سیاره منطقه‌ای وجود دارد که شرایط مناسبی را برای وجود آب مایع بر سطح ایجاد می‌کند. جریانی از آب که در نوار باریک بین روشنایی و تاریکیْ سیاره را دور می‌زند.

طرحی گرافیکی از احتمال وجود جریان‌های آب در مرز سمت روشن و سمت تاریک سیاره‌ای که قفل گرانشی شده است.
طرحی گرافیکی از احتمال وجود جریان‌های آب در مرز سمت روشن و سمت تاریک سیاره‌ای که قفل گرانشی شده است.

برخی تحقیقات نیز نشان می‌دهند ممکن است جریان‌های باد در جو پروکسیما b نوعی سیستم تهویهٔ هوا را در این سیاره ایجاد کند و دمای آن را متعادل سازد.

مسئلهٔ بعدی در رابطه با بررسی امکان وجود حیات روی پروکسیما b به ستارهٔ میزبان برمی‌گردد. درست است که پروکسیما قنطورس یک کوتولهٔ سرخ است اما این ستاره‌ی کوچک کماکان می‌تواند فعالیت‌های شدیدی داشته باشد. زبانه‌های عظیم و بادهای ستاره‌ای قوی می‌تواند سیاره را با تابش ذرات یونیزه شده مواجه کند. چنین تابش‌هایی می‌تواند جو سیاره را نیز از بین ببرد. اگر جوی پیرامون پروکسیما b وجود نداشته باشد تنها مکان ممکن برای شکل‌گیری حیات زیر سطح سیاره خواهد بود. شاید در یک اقیانوس زیرسطحی که با لایه‌ای از یخ پوشیده شده؛‌ چیزی شبیه به اروپا،‌ قمر سیارهٔ مشتری.

البته در این مورد هم می‌توان اما و اگر آورد. اگر چنین سیاره‌ای میدان مغناطیسی قدرتمندی داشته باشد شاید بتواند از بادهای شدید ستاره‌ای در امان بماند و امکان وجود جو در آن فراهم شود. همان‌طور که می‌بینید حدس و گمان‌های علمی بسیاری در رابطه با این سیارهٔ هیجان‌انگیز مطرح است.

از کشف اولین سیارهٔ فراخورشیدی تنها حدود بیست سال می‌گذرد و از آن زمان تا کنون پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در این زمینه رخ داده است. این تازه آغاز راه است و در سال‌های آینده و با ساخت تجهیزات جدید، مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، قطعا با شگفتی‌های بیشتری روبه‌رو خواهیم شد.

 

منبع: Space.com

1 نظر
  1. […] این مقاله ویژگی‌های سیاره‌ی پروکسیما b را بیشتر بررسی […]

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.