دانشمندان سالهاست درباره احتمال وجود حیات در هفت سیاره شگفتانگیز بحث میکنند که به دور ستاره «تراپیست-۱»(Trappist-۱)، معروفترین منظومه سیارهای بیرون از سیاره ما میچرخند. دلیل این است که اگرچه تعدادی از سیارات مورد نظر در منطقه قابل سکونت ستاره خود پیرامون یک جرم ستارهای که در آن آب مایع میتواند وجود داشته باشد، میچرخند اما این سیارات همیشه جای چندان راحتی نبودهاند.
سیارات فراخورشیدی تراپیست-۱ در گذشته در معرض شرایط بسیار ناملایمتری قرار داشتند زیرا ستاره والد آنها بسیار داغتر بود. دانشمندان پیشتر فکر میکردند در طول آن صدها میلیون سال سوزان، هر نوع آبی که شاید در سنگهای این سیارات به دام افتاده، تبخیر شده و در فضا پراکنده شده است. این امر، شانس سیارات تراپیست-۱ را برای گسترش حیات به آن صورتی که ما میشناسیم، از بین میبرد. با وجود این، پژوهش جدیدی که براساس یک روش مدلسازی تکامل جو سیارهها انجام شده، نشان میدهد که ممکن است همه شرایط لازم برای زندگی کردن در سیارات فراخورشیدی تراپیست-۱ از بین نرفته باشد.
«فرانک سلسیس»(Franck Selsis) ستارهشناس «دانشگاه بوردو»(University of Bordeaux) فرانسه و همکارانش قصد نداشتند ثابت کنند که منظومه فریبنده سیارات فراخورشیدی مشابه زمین که به دور یک ستاره کوچک و خنک در فاصله ۴۰ سال نوری از زمین میچرخند، میتوانند میزبان حیات باشند. آنها از ماهیت خام مدلهای موجود که جو سیارههای غنی از آب را شبیهسازی میکنند، ناامید شده بودند. سلسیس و گروهش میخواستند نمونه واقعیتری را خلق کنند که شرایط جوی واقعی آن سیارات را در نظر بگیرد، نه فقط مجموعهای از مفروضات نظری.
توسعه اتمسفرهای بزرگ سرشار از آب، گامی مهم در تکامل یافتن سیارات اقیانوسدار است. بنابراین، درک بهتر این اتمسفرها ممکن است به دانشمندان کمک کند تا فهرست مکانهایی از کیهان را که ممکن است در آنها زندگی وجود داشته باشد، با دقت بیشتری محدود کنند. براساس نظریههای کنونی، زمانی که سیارات تشکیل میشوند، آب موجود در آنها در سنگهایشان قرار میگیرد اما به دلیل وجود آتشفشانهای قوی، این آب در جو تبخیر میشود. وقتی شرایط مناسب باشد، بخار آب این فرصت را دارد که متراکم شود و اقیانوس مایعی را تشکیل دهد که در آن ممکن است حیات ظهور کند اما اینکه دقیقا چه زمانی شرایط مناسب است، یک پرسش بدون پاسخ باقی میماند.
سلسیس در مصاحبه با اسپیس گفت: در گذشته، زمانی که ما این اتمسفرها را مدلسازی میکردیم، یک تقریب بسیار قوی انجام میدادیم که میگفت این جوها همرفتی هستند. این بدان معناست که تشعشعات ستارهای بسیار عمیق در نزدیکی سطح سیاره جمع میشوند و نحوه بالا و پایین رفتن انرژی از طریق حرکت همرفتی صورت میگیرد.
وی افزود: هوای گرم بالا میرود، هوای سرد پایین میآید و فرض میکنیم این راه اصلی انتقال انرژی از جو و سپس، تابش آن به فضا است. این مفهوم، زندگی ما را بسیار سادهتر میکند زیرا وقتی همرفت نیروی محرکه اصلی یک جو است، ما گرادیان دما را میشناسیم و میدانیم که دما چگونه همراه با فشار تغییر میکند. این فقط به نوع گازی که به جو اضافه میشود، مربوط است.
با وجود این، همه چیز در سیارات واقعی چندان ساده نیست. سلسیس توضیح داد: میزان کدر بودن گازی که یک سیاره را پوشانده است، با افزایش ارتفاع تغییر میکند و بر مقدار گرمایی که در آن محبوس میشود و مقداری که به فضای بیرونی میگریزد، تأثیر میگذارد.
مدل جدید تکامل جو سیارهها، نتایج متفاوتی را نسبت به مدلهای پیشین ارائه میدهد
دانشمندان مدتها نمیتوانستند هیچ یک از این متغیرها را مدلسازی کنند. این تغییرات و تأثیرات آنها بر سایر فرآیندهای جوی، یک راز باقی ماند و باعث شد که سلسیس و همکارانش به این فکر بیفتند که نتایج شبیهسازیهای پیشین ممکن است اشتباه باشند. سلسیس گفت: ما از فرضیه همرفتی کاملا راضی نبودیم. یکی از دلایل ما این است که در جوهای بسیار عمیق، نور کمی به سطح میرسد و احتمالا برای هدایت همرفتی کافی نیست.
اینجاست که منظومه تراپیست-۱ وارد میشود. مدلهای پیشین نشان دادهاند سیاراتی با اتمسفر غنی از آب که نور خورشید را فقط حدود ۱۰ درصد بیشتر از زمین دریافت میکنند، به سرعت یک اثر گلخانهای بد را پدید میآورند. از آنجا که بخار آب یک گاز قوی است، همانطور که آب از سنگهای سیاره تبخیر میشود و میزان بخار آب در جو افزایش مییابد، دمای سطح سیاره نیز بالا میرود. در نهایت، سیاره به اندازهای داغ میشود که پوسته و گوشته آن در اقیانوسی از ماگما ذوب میشوند و همه آبهای باقیمانده در سنگها را در جو رها میکنند.
طی میلیاردها سال، با وزش بادهای ستارهای قوی در سیاره، آب اتمسفر به تدریج در فضا پراکنده میشود. تصور میشد سیاره زهره که ۴۰ میلیون کیلومتر نزدیکتر از زمین به خورشید میچرخد، به چنین سرنوشتی دچار شده است. سیارات واقع در منطقه قابل سکونت تراپیست-۱ نیز همین طور بودند. اگرچه ستاره تراپیست-۱ کوچکتر و سردتر از ستاره مرکز منظومه شمسی است اما هر هفت سیاره آن در فواصل بسیار کوتاهتر از فاصله بین خورشید و عطارد میچرخند.
سلسیس گفت: ستارگان کوچک و سرخرنگ مانند تراپیست-۱ با گذشت زمان درخشندگی خود را از دست میدهند. هنگامی که منظومه تراپیست-۱ شکل گرفت، سیاراتی که اکنون در منطقه قابل سکونت هستند، برای صدها میلیون سال بسیار بیشتر از امروز تحت تابش قرار داشتند و این بدان معناست که اگر آنها آب داشتند، این آب باید تبخیر میشد.
با وجود این، مدل جدید توسعهیافته توسط سلسیس نشان میدهد که اگرچه شرایط در همه این سیارات بدون شک در سالهای اولیه عمر آنها جهنمی بوده اما ممکن است سیارات آن قدر گرم نبوده باشند که پوسته و گوشته آنها به ماگما تبدیل شود. این بدان معناست که تا سالهای بعد و سرد شدن ستاره مادر ممکن است مقدار زیادی آب در داخل سنگ باقی مانده باشد. از این رو، شاید اقیانوسهایی از آب مایع روی این سیارات شکل گرفته باشند که امروزه بتوانند حیات پررونق را در خود جای دهند.
این یافتهها ممکن است پیامدهای بزرگی را برای شانس ما در یافتن حیات بیرون از منظومه شمسی داشته باشند زیرا ستارههای خنک کوچکی مانند تراپیست-۱ که کوتولههای قرمز نامیده میشوند، رایجترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند.
پژوهشگران میگویند این نتایج در نهایت به دانشمندان کمک میکنند تا یافتههای «تلسکوپ فضایی جیمز وب» را که علاوه بر اکتشافات پیرامون کیهان اولیه، به دنبال ردپایی از آب در سیارات فراخورشیدی کهکشان راه شیری است، تفسیر کنند.
۵۸۵۸
