قد يحتوي كوكب خارج المجموعة الشمسية المكتشف حديثًا على مياه سائلة وبراكين وفيرة – Ars Technica

معظم الكواكب الخارجية التي اكتشفناها لا تعرف سوى القليل من التفاصيل. نحن نعرف القليل عن النجم الذي يدور حوله وقائمة جزئية للكواكب الأخرى في نفس النظام. عادة ما نعرف مدى كبرها أو مدى ثقلها. ليس لديها الكثير لتستمر فيه.

لكن يمكننا أن نستنتج الكثير عندما نبدأ في تجميع هذه التفاصيل معًا. هذا هو الحال مع كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه حديثًا يدور حول نجم صغير على بعد 90 سنة ضوئية من الأرض. يتشابه الكوكب كثيرًا في نصف القطر والكتلة مع الأرض ، مما يشير إلى أنه يحتوي أيضًا على تركيبة صخرية. بناءً على ما نعرفه عن النجم ، يمكن أن يحتوي على ماء سائل. أيضًا ، بناءً على القوى التي تمارسها الكواكب القريبة ، من المحتمل أن يكون لها جيولوجيا نشطة للغاية ، بما في ذلك البراكين.

كوكب شمسي إضافي

تم اكتشاف نظام خارجي في النجم LB 791-18 لأول مرة بواسطة ساتل مسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS). اكتشف تيس كوكبين يدوران حول LP 791-18 ، أحد أصغر وأضعف الكواكب المعروفة. الكوكب الداخلي ، LP 791-18b ، أكبر بنسبة 20 في المائة من الأرض ويستغرق أقل من يوم لإكمال مدار واحد ، مما يعني أنه قريب من نجم شديد الحرارة. يقع LP 791-18c على مسافة أبعد ، مع مدار مدته خمسة أيام ، وهو عبارة عن نبتون فرعي يبلغ حجمه ضعف حجم الأرض.

أدى اكتشافهم إلى بعض الملاحظات الأخيرة التي قام بها تلسكوب سبيتزر الفضائي قبل إغلاقه ، مما وفر إجماليًا أكثر من خمسة أيام من الملاحظات – وهو ما يكفي لالتقاط مرارتي عبور لكوكب خارج المجموعة الشمسية LB 791-18c. خط الرؤية بين نجمه المضيف والأرض. لكن البيانات التقطت أيضًا عمليتي عبور إضافيين ، مما يشير إلى احتمال وجود كوكب آخر بين الكوكبين المعروفين.

كان ذلك كافيًا لإطلاق جهد متعدد السنوات ومتعدد التلسكوبات لتأكيد وجود LP 791-18d ، والذي يستغرق أقل من ثلاثة أيام لإكمال مدار واحد. لكن الجهد ذهب إلى أبعد من ذلك بقياس الاختلافات في الوقت الذي تمر فيه الكواكب أمام LB 791-18. هذه الاختلافات في وقت العبور ناتجة عن المواضع النسبية للكواكب الثلاثة ، والتي تحدد ما إذا كانت تخلق شد جاذبية تبطئ أو تسرع مداراتها.

من خلال قياس تغيرات وقت العبور بشكل كافٍ ، استنتج الباحثون مدى قوة شد الجاذبية واستخدموا ذلك لاشتقاق تقديرات الكتلة لكوكبين خارجيين.

تقدر كتلة الكوكب الخارجي LP 791-18c بسبعة أضعاف كتلة الأرض. يبلغ نصف قطرها 2.4 ضعف قطر الأرض ، وإذا كان لها تركيبة شبيهة بالأرض ، فإننا نتوقع أن تبلغ كتلتها 25 ضعف كتلة الأرض ، وهذا يعني أنها تحتوي على الكثير من المواد الأخف. استنتج الفريق أن لديها جوًا كبيرًا من الهيدروجين / الهيليوم ، أو أن نصف الكوكب يتكون من مادة جليدية.

الكوكب الخارجي الثاني ، LP 791-18d المكتشف حديثًا ، له نصف قطر شبيه بالأرض (رسميًا 1.03 ضعف قطر الأرض ، مع أشرطة خطأ تحتوي على نصف قطر الأرض). تقل كتلته عن 0.9 مرة من كتلة الأرض ، ولكن لا يزال معظمها مكونًا من الصخور.

يحب ويكره

ومع ذلك ، فإن هذا الكوكب يختلف عن الأرض من عدة نواحٍ مهمة. بسبب قربه من النجم المضيف ، يكون الجو أكثر سخونة قليلاً. يقدر الباحثون أنه إذا امتص الكوكب ضوء الأرض ، فإن متوسط ​​درجة حرارته سيكون أكثر من 120 درجة مئوية. حتى أنه يعكس الضوء مثل كوكب الزهرة ، فإنه يبلغ متوسطه 30 درجة مئوية (للمقارنة ، تبلغ درجة حرارة الأرض 15. درجة مئوية). ومع ذلك ، فإن درجة الحرارة الدقيقة تعتمد على كمية غازات الدفيئة في الغلاف الجوي.

ومع ذلك ، فإن الكوكب قريب بما يكفي من نجمه المضيف ليتم قفله تدريجيًا ، مما يعني أن جانبًا واحدًا من LP 791-18d يكون ساطعًا بشكل دائم والآخر مظلمًا بشكل دائم. اعتمادًا على مدى جودة توزيع الغلاف الجوي للحرارة على الجانب المواجه للنجم ، قد يسمح ذلك للماء السائل بعيدًا عن الكوكب.

الفرق الكبير الآخر هو أن للكوكب مدارًا فرعيًا كبيرًا لنبتون ، مما يمنعه من متابعة مدار دائري. يعني المدار الإهليلجي الناتج أن قوى المد التي يمارسها النجم تختلف باختلاف مكان وجوده في مداره. تختلف القوى التي تمارسها نبتون الفرعية أيضًا. نتيجة لذلك ، من المحتمل أن يشهد الكوكب شيئًا مثل قمر المشتري Io ، والذي ينحني باستمرار بواسطة الكوكب الهائل والأقمار القريبة الأخرى ، مما يؤدي إلى احتكاك داخلي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة القمر.

التأثير هو البراكين. الكثير والكثير منهم. من المحتمل أن يكون Io هو الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي. أيضًا ، استنادًا إلى تركيبته الصخرية ، هناك كل الأسباب للاعتقاد بأن LP 791-18d نشط بشكل غير عادي. يقدر الباحثون أن الموجة الحرارية وحدها يمكن أن تضاعف تدفق الحرارة الحالي على سطح الأرض.

بصرف النظر عن البراكين التي تكون شديدة البرودة إذا وجدت أنها باردة (وفي الحقيقة ، لا أستطيع أن أفهم لماذا لن تفعل ذلك) ، فإن هذا له عواقب على الغلاف الجوي المحتمل لـ LP 791-18d. يُعتقد أن الكواكب القريبة من النجوم القزمة تنفجر في وقت مبكر من تاريخها بانفجارات نجمية قد تكون قوية بما يكفي لتسخين أي غلاف جوي. لكن يجب أن يستمر النشاط البركاني في إطلاق كميات كبيرة من الغازات التي يمكنها استعادة الغلاف الجوي. لذلك إذا كنا مهتمين بدراسة الغلاف الجوي للكواكب الخارجية ، فإن هذا يجعل LP 791-18d مرشحًا ممتازًا.

تم التخطيط بالفعل لتلسكوب ويب للبحث عن أجواء في الكوكب الداخلي لنظام LB 791-18 ، ووكالة ناسا بيان صحفي في الاكتشاف الجديد ، يتفق العلماء الآن على أن الوسيط يحتاج إلى اهتمام مماثل.

Nature، 2019. DOI: 10.1038 / s41586-023-05934-8 (حول DOIs).