کشف جو در سیاره‌ای سنگی؛ دنیایی که هر سه شرط لازم برای پشتیبانی از حیات را دارد

مطالعه‌ای جدید ادعا می‌کند که سیاره‌ای سنگی که فاصله‌اش از ستاره‌اش برای میزبانی از حیات مناسب است، به احتمال زیاد جو دارد. این سیاره فراخورشیدی به نام LHS 1140 b حدود ۴۹ سال نوری از زمین فاصله دارد که در مقیاس کهکشان راه شیری با قطر بیش از صدهزار سال نوری، نسبتاً نزدیک محسوب می‌شود.

دنیای مورد بحث در سال ۲۰۱۷ کشف شد و از همان زمان یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها برای میزبانی از حیات بود. اکنون پژوهشگران دریافته‌اند که عنصر هلیوم از LHS 1140 b به فضا نشت می‌کند؛ موضوعی که به گفته‌ی کالین چروبیم، پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه هاروارد، احتمال وجود حیات روی این سیاره را بیش از پیش تقویت می‌کند.

چروبیم نویسنده‌ی اصلی مطالعه‌ی جدیدی است که یافته‌های جدید درمورد LHS 1140 b را شرح می‌دهد. او می‌گوید این سیاره اکنون هر سه شرط اصلی برای سکونت‌پذیر بودن را دارد: سیاره‌ای سنگی است، دمای مناسب برای پشتیبانی از آب مایع را دارد و براساس شواهد تازه، دارای جو نیز است.

چروبیم می‌گوید: «این تنها سیاره‌ی شناخته‌شده‌ای است که هر سه ویژگی را به‌طور هم‌زمان دارد؛ ضمن اینکه نسبتاً هم به ما نزدیک است. نکته‌ی بسیار مهم و هیجان‌انگیز دیگر این است که این سیاره به دور ستاره‌ای نسبتاً آرام می‌چرخد.» منظور از آرام، ستاره‌ای است که کمتر دچار پرتاب جرم از تاج خود و دیگر فوران‌های مخرب می‌شود؛ رویدادهایی که می‌توانند به شدت بر سیاره‌ی میزبان اثر بگذارند.

وجود جو برای پشتیبانی از حیات در یک سیاره ضروری تلقی می‌شود؛ زیرا هم از سطح سیاره در برابر پرتوهای زیان‌آور محافظت می‌کند و هم مانع از فرار آب از سطح آن می‌شود. به همین دلیل، لورا کرایدبرگ، اخترشناس مؤسسه‌ی اخترشناسی ماکس پلانک در هایدلبرگ آلمان که در پژوهش مشارکت نداشته است، کشف نشت هلیوم از LHS 1140 b را «نقطه‌ عطفی مهم» توصیف می‌کند.

چروبیم پیش‌تر این فرضیه را مطرح کرده بود که برخی سیاره‌های کوچک و سنگی مانند LHS 1140 b می‌توانند به مرور زمان جوی غنی از هلیوم تشکیل دهند. برای آزمودن این فرضیه، او فهرستی از تمام سیاره‌های شناخته‌شده‌ای را تهیه کرد که از نظر جرم، شعاع و دما با معیارهای موردنظرش همخوانی داشتند.

چروبیم می‌گوید: «LHS 1140 b یکی از محتمل‌ترین گزینه‌هایی بود که مدل ما پیش‌بینی می‌کرد. از طرفی، این سیاره به دلیل سنگی بودن، نزدیکی به زمین و قرارگرفتن در کمربند حیات ستاره، از قبل هم توجه زیادی را به خود جلب کرده بود. به همین دلیل، فکر کردم بهترین نقطه برای شروع است.»

چروبیم و همکارانش با استفاده از طیف‌نگار فروسرخ نصب‌شده روی «تلسکوپ ماژلان کلی» در رصدخانه‌ی لاس کامپاناس شیلی، به دنبال طول‌موج‌هایی گشتند که نشان‌دهنده‌ی جذب نور ستاره توسط هلیوم باشند.

هلیوم در اینجا نقش کلیدی دارد. با اینکه این عنصر یکی از فراوان‌ترین عناصر جهان است، سیاره‌های کوچک با جوهای رقیق مانند مریخ، به سختی می‌توانند آن را حفظ کنند؛ زیرا هلیوم بسیار سبک است، به‌راحتی از گرانش سیاره می‌گریزد و تنها گازهای سنگین‌تر مانند دی‌اکسید کربن را به‌جا می‌گذارد. بنابراین، اگر هلیوم از LHS 1140 b به فضا نشت کند، این موضوع نشان می‌دهد که سیاره احتمالاً دارای جوی ضخیم و چندلایه است و شاید در لایه‌های پایینی آن و در نزدیکی سطح، آب نیز وجود داشته باشد.

پس از جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها، برای چروبیم روشن شد که هلیوم واقعاً در اثر پرتوهای ایکس ستاره گرم می‌شود و به فضا می‌گریزد. اما یک شگفتی نیز وجود داشت: در سال ۲۰۲۴ هلیوم به‌وضوح دیده شد، اما وقتی چروبیم در سال ۲۰۲۵ دوباره همین سیاره را با همان تلسکوپ بررسی کرد، دیگر اثری از آن نبود.

چند توضیح احتمالی برای این اختلاف وجود دارد؛ از جمله اینکه جو در طول گردش سیاره، به سطوح مختلف دما واکنش‌های متفاوت نشان می‌دهد یا نوسان در فعالیت مغناطیسی ستاره‌ی میزبان، موجب این تفاوت شده باشد. بااین‌حال، به گفته‌ی چروبیم، محتمل‌ترین توضیح این است که هلیوم فقط زمانی از چنین فاصله‌ای قابل شناسایی است که در حالت برانگیخته قرار داشته باشد.

به گفته‌ی کرایدبرگ، مشاهده‌ی هلیوم در حال فرار با برخی باورهای رایج جامعه‌ی نجوم در تضاد است. پیش‌تر تصور می‌شد سیاره‌ای با اندازه و سن LHS 1140 b باید مدت‌ها پیش تمام هلیوم خود را از دست داده باشد. این سیاره احتمالاً‌ اکنون در مرحله‌ای گذار قرار دارد که در جریان آن، با از دست‌دادن تدریجی هلیوم، از زیرنپتون به جرمی کوچک‌تر و سنگی‌تر تبدیل می‌شود؛ جرمی که شباهت بیشتری به زمین خواهد داشت.

قرار است LHS 1140 b در قالب برنامه‌ای که هدفش جست‌وجوی شواهد وجود جو در سیاره‌های سنگی است. با تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ فضایی هابل نیز بررسی شود. چنین رصدهایی می‌توانند به بسیاری از پرسش‌های بی‌پاسخ درباره‌ی جو این سیاره پاسخ دهند.

مطالعه پنجشنبه گذشته در نشریه ساینس منتشر شد.