جستجو برای حیات در فراسوی منظومه شمسی با یک پرسش بنیادین آغاز میشود: آیا سیارات سنگی پیرامون ستارههای دیگر واقعاً دارای جو هستند؟ پژوهشهای اخیر منتشرشده در مجله Nature Astronomy نشان میدهد که پاسخ به این پرسش، کلید اصلی در نقشهبرداری از جو سیارات فراخورشیدی در دهه پیش رو خواهد بود. با بهرهگیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، اخترشناسان اکنون به تکنیکی قدرتمند دست یافتهاند که مرزهای رصد را جابجا کرده است.
قابلیت تازه برای پرسشهای کهن
طیفسنجی عبوری در آسمانهای بیگانه، رویکردی است که پیشتر مرزهای فناوریهای رصدی را به چالش میکشید، اما ابزارهای جیمز وب این معادلات را کاملا دگرگون کردهاند. شناسایی غلظتهای قابلتوجه دیاکسید کربن در جو سیاره غولگازی WASP-39b و همچنین مطالعه دقیق لایههای هوایی سیاره هماندازه زمین LHS 475b، دو نقطه عطف تاریخی هستند که نشان میدهد این تکنیک اکنون به قلمرو سیارات خاکی رسیده است.
آنالیز دقیق سیاره LHS 475b و قرائن منفی
تیم پژوهشی به رهبری جیکوب لوستیگ-یگر از دانشگاه جانز هاپکینز، با هدایت جیمز وب به سمت LHS 475b توانستند طیف عبوری این سیاره را در بازه 2.9 تا 5.3 میکرومتر با دقت بینظیری ثبت کنند. این سیاره با دمای تعادلی 586 کلوین و شعاعی معادل 0.99 زمین، در منطقهای گرمتر از کمربند حیات ستارهاش قرار دارد. دادههای حاصل از دو گذار رصدی، طیفی کاملا صاف و فاقد خطوط جذبی آشکار را نمایش میدهند. این نتیجهی خالص در واقعیت، بار علمی بسیار بالایی دارد و به جای سکوت، دست به کار حذف فرضیههای نادرست شده است.
سناریوهای ردشده در لایههای جوی
تخت بودن طیف طیفسنجی LHS 475b به معنای ناتوانی ابزارها نیست، بلکه مرزهای مشخصی را برای مدلهای جوی ترسیم میکند. مشاهدات حاضر، وجود جوهای اولیه با غالبیت هیدروژن را رد میکنند. همچنین، سناریوی جو صافِ غنی از متان با احتمال بسیار بالا از قلمرهای این سیاره حذف شده است. این موفقیت تأیید میکند که حساسیت طیفسنجهای نسل جدید به حدی رسیده که میتوانند ترکیبات گازی را در سیارات در ابعاد زمین بررسی و طبقهبندی کنند.
سه مسیر جوی محتمل برای سیارات شبیه زمین
پس از حذف دو مدل پیچیده، دادههای فعلی همچنان با چند سناریوی سادهتر همخوانی دارند که هر کدام یادآور جرمی در منظومه شمسی خود هستند. نخست، وجود ابرهای غلیظ و کدر در لایههای بالای جو؛ حالتی مشابه اتمسفر مشتری یا زهره که میتواند خطوط طیفی گازهای زیرخود را پنهان کند. دوم، حضور یک جو بسیار رقیق و کمفشار است که امضاهای جذبی آن به زیر آستانه تشخیص ابزارهای کنونی سقوط میکند. سوم، احتمال لخت بودن سیاره از پوشش گازی است؛ حالتی مشابه عطارد که یا فرار گازی کامل رخ داده و یا سیاره هرگز توانایی حفظ اتمسفر پایدار را نداشته است.
خداحافظی با نویزهای ستارهای
یکی از چالشهای دیرینه در بررسی کوتولههای سرخ، آلودگی سیگنال توسط فعالیتهای سطحی ستاره میزبان است. لکههای ستارهای و شعلههای مغناطیسی میتوانند کاذبترین امضاها را در طیف عبوری ثبت کنند. تیم محققین با فیلترسازی دقیق دادهها اثرات ناشی از این نویزهای ستارهای را در مورد LHS 475b به صفر رساندند و اثبات کردند که سیگنالهای دریافتی، کاملا متعلق به جو سیاره هستند.
تفکیک این سه سناریو و درک فرآیندهای فرسایش جو در طول میلیاردها سال، مأموریت اصلی نسل آینده رصدخانهها و شبیهسازهای کیهانی خواهد بود. با گذر از این مرحله، دیگر بحث بر سر وجود یا عدم وجود جو نیست، بلکه ساعت نجومشناسی برای مقایسه ساختارهای جوی با مدلهای تکاملی و احتمال زیستی دقیقتر میکشد.
