دانشمندان برای اولین بار نشانه‌های وجود جو در اطراف یک سیاره شبیه به زمین را تأیید کردند

ستاره‌شناس‌ها با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، برای اولین بار جو یک سیاره‌ی سنگی فراخورشیدی را شناسایی کردند. این سیاره نمی‌تواند میزبان حیاتی که می‌شناسیم باشد، زیرا احتمالا با اقیانوسی از ماگما پوشیده شده است. با این‌حال می‌توان از طریق آن به تاریخچه‌ی زمین آغازین پی برد؛ یعنی زمانی که سیاره‌ی خاستگاهمان جهانی سنگی با سطح گداخته بود.

زمین سیاره‌ای از نوع سنگی است و جو علاوه بر شکوفایی حیات، در محافظت از آن در برابر پرتوهای خورشید نقشی اساسی دارد. مریخ هم سیاره‌ای سنگی است؛ با این‌حال جو بسیار رقیق آن ممکن است دلیلی بر فقدان حیات روی آن باشد. جو یک سیاره لزوما شاخصی برای زیست‌پذیری آن به شمار نمی‌رود، اما می‌تواند محل خوبی برای شکل‌گیری حیات باشد.

کشف پوشش گازی در اطراف سیاره‌ای شبیه‌ به زمین دستاورد بزرگی در پژوهش‌های مربوط به سیاره‌های فراخورشیدی به شمار می‌رود؛ چرا که می‌تواند به پژوهش‌ها دربار‌ه‌ی این جهان‌ها و تکامل آن‌ها کمک کند. سیاره‌ی مورد بحث 55 Cancri e یا جانسن نامیده می‌شود؛ جهانی از نوع ابر زمین که در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از ستاره‌ی میزبان خود قرار دارد، به گونه‌ای که سطح آن با اقیانوسی سراسری از گدازه‌های مذاب پوشیده شده است.

جانسن در مدار ستاره‌ی کوپرنیک یا 55 Cancri A قرار دارد که درخشان‌ترین ستاره در یک منظومه ستاره‌ای دوتایی است و در فاصله‌ی ۴۱ سال نوری از زمین قرار دارد. کوپرنیک یکی از اولین ستاره‌هایی بود که به عنوان میزبان سیاره‌‌های فراخورشیدی تشخیص داده شد و هر کدام از پنج سیاره‌ی اطراف آن ویژگی‌های منحصر‌به فردی دارند.

شعاع سیاره جانسن تقریبا دو برابر شعاع زمین و هشت برابر سنگین‌تر از آن است. از این رو در دسته‌ی سیاره‌های ابرزمین قرار می‌گیرد. بر اساس پژوهشی که در مجله‌ی نیچر منتشر شد، جو این سیاره غنی از کربن‌دی‌اکسید یا کربن‌ مونوکسید است و ضخامت آن به چند درصد از شعاعش می‌رسد.

سیاره جانسن در سال ۲۰۰۴ کشف شد و از آن زمان ستاره‌شناس‌ها مجذوب این سیاره‌ فراخورشیدی عجیب شدند. در ابتدا پژوهشگرها تصور می‌کردند جانسن هسته‌ی یک غول گازی مشابه سیاره مشتری باشد؛ اما در سال ۲۰۱۱، تلسکوپ فضایی اسپیتزر گذار این سیاره را از مقابل ستاره‌اش ثبت کرد و پژوهشگرها متوجه شدند جانسن در واقع بسیار کوچک‌تر و چگال‌تر از آن است که غول گازی باشد. چند سال بعد پژوهشگرها مشاهده کردند که این سیاره احتمالا بسیار سردتر از آن چیزی است که باید باشد و این یافته‌ مدرکی بر وجود جو بود.

یکی از دلایل مهم سکونت‌ناپذیری جانسن، فاصله‌ی نزدیک به ستاره‌ی میزبانش است که تقریبا برابر است با یک شصت و پنجم فاصله‌ی زمین تا خورشید. این سیاره هر ۱۸ ساعت یک مدار را به دور ستاره‌ی کوپرنیک کامل می‌کند و دمای سطحی آن به ۲۳۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد در سمت روز می‌رسد.

سیاره جانسن از زمان پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در دسامبر ۲۰۲۱، هدف متمرکزی برای پژوهش‌ها بوده است. مهندسان در ابتدا طیف‌سنج‌های فروسرخ این تلسکوپ را برای آزمایش به سمت این سیاره قرار دادند. این ابزارها می‌توانند آثار شیمیایی گازهای اطراف سیاره‌ها را آشکار کنند.

در نهایت، پژوهشگرها تصمیم گرفتند با دقت بیشتری سیاره جانسن را بررسی کنند. این سیاره دارای قفل جزر و مدی نسبت به ستاره‌اش است، به‌طوری‌که یک سمت آن در تاریکی پیوسته است و سمت روزش در معرض ستاره‌ی سوزانش قرار دارد. اگر این سیاره جوی نداشت، سمت روز آن بسیار داغ و سمت شبش بسیار سرد می‌شد؛ اما بر اساس مشاهدات جیمز وب، سیاره چنین وضعیتی ندارد، بلکه سمت روز سردتر از حد انتظار است و وجود جریان گدازه‌ای در سمت شب می‌تواند دلیل بر وجود جو در این سیاره باشد.

در واقع دو احتمال برای سیاره جانسن مطرح بود. در سناریوی اول این سیاره کاملا خشک است و جوی بسیار نازک از سنگ تبخیر‌شده دارد و در سناریوی دوم دارای جوی ضخیم از مولکول‌های سنگین است که به راحتی از بین نمی‌روند.

جدیدترین داده‌ها نشان می‌دهند جو سیاره‌ی جانسن دربردارنده‌ی گازهای کربنی است. پژوهشگرها برای شناسایی ترکیب کامل این سیاره، کمیت‌های نسبی هر گاز و ضخامت دقیق آن نیاز به رصدهای بیشتری دارند. احتمال وجود عنصرهای دیگر مثل آب، سولفور دی‌اکسید و فسفین هم بالا است.

پرتوهای شدید ستاره‌ی کوپرنیک احتمالا سرعت نشت گاز سیاره به فضا را افزایش داده‌اند. در نتیجه می‌توان گفت، جو این سیاره همراه با خود سیاره شکل نگرفته است بلکه به دلیل خروج گاز از اقیانوس ماگمای آن به وجود آمده که از این نظر به آیو، قمر مشتری شباهت دارد.

به گفته‌ی پژوهشگرها یافته‌ی فوق می‌تواند توجیهی برای تغییرات پرتوهای حرارتی سیاره باشند که قبلا توسط تلسکوپ اسپیتزر شناسایی شده بود. هنوز ناشناخته‌های زیادی درباره‌ی سیاره جانسن وجود دارد، اما با یافته‌های جدید یک قدم به درک شکل‌گیری سیاره‌های بیگانه و تکاملشان در راه شیری نزدیک‌تر شدیم. به نوشته‌ی پژوهشگرها:

رصدهای آینده‌ی تلسکوپ فضایی جیمز وب و رصدخانه‌های دیگر به درک بیشتر جو و برهم‌کنش آن با سطح و فضای داخلی سیاره سنگی جانسن کمک خواهند کرد.