يكشف الميثان الموجود في WASP-107 b عن الكتلة الأساسية والسماء العاصفة
توجد كمية منخفضة بشكل مدهش من الميثان ونواة عملاقة داخل الكوكب WASP-107 b.
تمثل هذه الاكتشافات، المستندة إلى البيانات التي حصل عليها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أول قياسات لكتلة قلب كوكب خارج المجموعة الشمسية، وستدعم الدراسات المستقبلية للأغلفة الجوية للكواكب والأجزاء الداخلية منها، والتي تعد جزءًا أساسيًا من البحث عن عوالم قابلة للحياة خارج كوكبنا. النظام الشمسي.
"إن النظر إلى داخل كوكب يبعد مئات السنين الضوئية يبدو مستحيلًا تقريبًا، ولكن عندما تعرف الكتلة ونصف القطر وتكوين الغلاف الجوي والحرارة الداخلية للنجم، يكون لديك كل القطع التي تحتاجها للحصول على فكرة. وقال المؤلف الرئيسي ديفيد سينغ، الأستاذ المتميز في علوم الأرض والكواكب في جامعة جونز هوبكنز، حول ما بداخله ومدى ثقله. "هذا شيء يمكننا القيام به الآن للعديد من نجوم الغاز في أنظمة مختلفة."
وتظهر الدراسة، التي نشرت اليوم في مجلة Nature، أن النجم يحتوي على ميثان أقل بألف مرة مما كان متوقعا، وأن قلبه أكبر 12 مرة من قلب الأرض.
كوكب عملاق ذو جو حار وناعم، يدور WASP-107 b حول نجم يبعد حوالي 200 سنة ضوئية. إنه ناعم بسبب بنيته: عالم بحجم كوكب المشتري تبلغ كتلته عُشر كتلة المشتري.
وعلى الرغم من احتوائه على غاز الميثان - وهو لبنة أساسية للحياة على الأرض - إلا أن النجم لا يعتبر صالحا للسكن بسبب قربه من نجمه الأم وعدم وجود سطح صلب. لكنها قد تحمل أدلة مهمة حول التطور المتأخر للكواكب.
وفي دراسة منفصلة نشرت اليوم في مجلة Nature، لاحظ علماء آخرون أيضًا وجود الميثان باستخدام تلسكوب ويب وقدموا رؤى مماثلة حول حجم كثافة النجم.
وقال سينغ: "نريد أن ننظر إلى النجوم التي تشبه عمالقة الغاز في نظامنا الشمسي، والتي تحتوي على الكثير من الميثان في غلافها الجوي". "هنا تصبح قصة WASP-107 b مثيرة للاهتمام حقًا، لأننا لم نكن نعرف سبب انخفاض مستويات الميثان إلى هذا الحد."
تشير القياسات الجديدة للميثان إلى أن الجزيء يتحول إلى مركبات أخرى أثناء تدفقه من داخل النجم، متفاعلاً مع خليط من المواد الكيميائية الأخرى وضوء النجوم في الغلاف الجوي العلوي. وقام الفريق أيضًا بقياس ثاني أكسيد الكبريت وبخار الماء وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون، ووجدوا أن WASP-107 b يحتوي على عناصر ثقيلة أكثر من أورانوس ونبتون.
وقال سينغ إن تحديد كيمياء النجم بدأ في الكشف عن أجزاء رئيسية من اللغز حول كيفية تصرف الأجواء النجمية في ظل الظروف القاسية. وسيقوم فريقه بإجراء ملاحظات مماثلة في العام المقبل لـ 25 نجمًا آخر باستخدام تلسكوب ويب.
وقال سينغ: "لم نتمكن أبدًا من دراسة عملية الخلط هذه في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية بمثل هذه التفاصيل، لذلك سيقطع هذا شوطًا طويلاً في فهم كيفية عمل هذه التفاعلات الكيميائية الديناميكية". "هذا شيء نحتاجه بالتأكيد عندما نبدأ في النظر إلى الكواكب الصخرية والتوقيعات الحيوية."
وقال ظفار روستامكولوف، طالب الدكتوراه في علوم الكواكب بجامعة جونز هوبكنز الذي قاد الدراسة، إن العلماء افترضوا أن نصف قطر النجم المتضخم يرجع إلى مصدر حرارة داخلي. ومن خلال الجمع بين نماذج فيزياء الغلاف الجوي والسطح مع بيانات الويب الخاصة بـ WASP-107 b، أوضح الفريق كيف تؤثر الديناميكا الحرارية للنجم على غلافه الجوي المرصود.
وقال روستامكولوف: "النجم لديه نواة ساخنة، وهذا المصدر الحراري يغير كيمياء الغازات في أعماقه، ولكنه يدفع أيضًا هذا الخلط الحراري القوي الذي ينبعث من الداخل". "نعتقد أن هذه الحرارة تتسبب في تغيير كيمياء الغازات، وخاصة تدمير الميثان وخلق كميات متزايدة من ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون."
وقال روستامكولوف إن النتائج الجديدة تمثل أيضًا أوضح اتصال تمكن العلماء من تحقيقه حول الجزء الداخلي لنجم خارج المجموعة الشمسية والجزء العلوي من غلافه الجوي. في العام الماضي، رصد تلسكوب ويب ثاني أكسيد الكبريت على بعد حوالي 700 سنة ضوئية في كوكب خارجي آخر يسمى WASP-39، مما يوفر أول دليل على وجود مركب جوي يتكون من تفاعلات يقودها ضوء النجوم.
ويركز فريق جونز هوبكنز الآن على ما قد يحافظ على دفء باطن الأرض، ويتوقعون أن القوى قد تكون في العمل مماثلة لتلك التي تسبب المد والجزر العالية والمنخفضة في محيطات الأرض. إنهم يخططون لاختبار ما إذا كان النجم يتم تمديده وسحبه من قبل نجمه وكيف يمكن أن يفسر ذلك ارتفاع درجة حرارة القلب.
المؤلفون الآخرون للدراسة هم دانيال ب. وثورنجرين وإيلينا مينجافيكس من جامعة جونز هوبكنز؛ جوانا ك. بارستو من الجامعة المفتوحة؛ وباسكال تريمبلين من جامعة باريس ساكلاي؛ كاترينا ألفيس دي أوليفيرا، ستيفان م. بيركمان، وبيير فرويت من وكالة الفضاء الأوروبية؛ تريسي ل. بيك، نيستور إسبينوزا، إميلي جراسيير، ماركو سيرياني، وجيف أ. فولنتي من معهد التلسكوب الفضائي؛ ريان س. تشالنر من جامعة كورنيل. نيكولاس كروزيه، وجيوفانا جياردينو، ونيكول ك. لويس من جامعة ليدن؛ الصفاة ك. ال. أنا؛ روبرتو مايولينو من جامعة كامبريدج؛ و برنارد ج. راوشر من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.
وتعتمد هذه الدراسة على البيانات التي تم الحصول عليها من مرفق التلسكوب الفضائي، الذي يديره رابطة الجامعات لأبحاث علم الفلك، بموجب عقد ناسا NAS 5-03127.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
