نظریه جدیدی برای کاوش جو سیارات فراخورشیدی، جستجوی حیات را تقویت می‌کند

آلمان - خبرگزاری اخباری

نظریه جدیدی برای کاوش جو سیارات فراخورشیدی، جستجوی حیات را تقویت می‌کند

جستجو برای حیات فراتر از زمین در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل توجهی داشته است. با این حال، تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی و تمام ویژگی‌های شگفت‌انگیز آن‌ها، به دلیل فواصل نجومی عظیم که آن‌ها را از سیاره ما جدا می‌کند، همچنان هدفی دست‌نیافتنی باقی مانده است. در نتیجه، اخترشناسان تمرکز خود را بر کاوش جو سیارات فراخورشیدی برای یافتن نشانه‌های حیات، که معمولاً به عنوان زیست‌نشان (biosignatures) شناخته می‌شوند، معطوف کرده‌اند. این کار در حال حاضر با تجزیه و تحلیل نور ستاره‌ای که از جو یک سیاره فراخورشیدی عبور می‌کند - تکنیکی که به عنوان طیف‌سنجی (spectroscopy) شناخته می‌شود - هنگامی که سیاره از مقابل ستاره میزبان خود عبور می‌کند (پدیده‌ای که به عنوان گذر یا transit شناخته می‌شود) انجام می‌شود. بهبودهای مداومی برای اصلاح این مطالعات جوی سیارات فراخورشیدی در حال انجام است، به ویژه در زمینه حیاتی پاکسازی داده‌های پر سر و صدا.

در این راستا، محققی از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان (LMU) در آلمان مدلی جدید برای کاوش جو سیارات فراخورشیدی معرفی کرده است. یافته‌های او که در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله *The Astrophysical Journal* به تفصیل شرح داده شده است، با هدف غلبه بر محدودیت‌های روش‌های موجود ارائه شده است. مدل‌های سنتی به دلیل محدودیت‌های ریاضی ذاتی، اغلب داده‌های جوی محدودی را در اختیار دانشمندان قرار داده‌اند. این مطالعه جدید به طور موثری این شکاف‌ها را در مدل‌سازی ریاضی پر می‌کند و روش‌های بهبود یافته‌ای را برای پردازش مجموعه‌های داده جدید جوی در اختیار محققان قرار می‌دهد، در حالی که به طور موثر سیگنال‌های ضروری را از نویز پس‌زمینه جدا می‌کند.

دکتر لئوناردوس گوکوولیس، فیزیکدان در LMU و تنها نویسنده این مطالعه، اظهار داشت: "این راه‌حل تحلیلی، در را به روی نسلی جدید از تکنیک‌های تجزیه و تحلیل و بازیابی جوی باز می‌کند که بسیار سریع‌تر، شفاف‌تر و واقع‌گرایانه‌تر هستند." او بر اهمیت کار خود تأکید کرد: "این تکنیک‌ها برای به حداکثر رساندن بازده علمی ماموریت‌های فعلی و آینده مانند JWST [تلسکوپ فضایی جیمز وب] و ARIEL [پژوهش بزرگ مادون قرمز سنجش از دور جو سیارات فراخورشیدی] ضروری خواهند بود و همچنین برای پیشبرد مشخصه‌یابی دقیق دنیاهای بالقوه قابل سکونت فراتر از منظومه شمسی حیاتی هستند."

طیف‌سنجی، همانطور که ذکر شد، سنگ بنای مطالعات فعلی جو سیارات فراخورشیدی است. این شامل تجزیه و تحلیل نور ستاره‌ای است که در طول یک گذر از جو یک سیاره فراخورشیدی عبور می‌کند. در حالی که اخترشناسان بیش از دو قرن است که از طیف‌سنجی استفاده می‌کنند، ابتدا برای مطالعه خورشید و سپس ستارگان دیگر، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) این عمل را متحول کرده است. قابلیت‌های پیشرفته JWST امکان تجزیه و تحلیل دقیق نور ستاره‌ای را که از جو سیارات فراخورشیدی عبور می‌کند، فراهم می‌کند و شناسایی اجزای مولکولی کلیدی را ممکن می‌سازد. این امر منجر به مشخصه‌یابی سیارات فراخورشیدی متنوع، هم سنگی و هم گازی شده است، به طوری که JWST طیف گسترده‌ای از مولکول‌های جوی شناخته شده را شناسایی کرده یا در برخی موارد، تعیین کرده است که برخی از سیارات فراخورشیدی سنگی ممکن است اصلاً جو نداشته باشند.

یکی از نمونه‌های برجسته اکتشافات JWST، سیاره فراخورشیدی گازی WASP-39b است. مطالعه‌ای در سال 2023 که در مجله *Nature* منتشر شد، از کشف آب، دی‌اکسید کربن، مونوکسید کربن و سدیم در جو آن خبر داد. WASP-39b، که در فاصله تقریبی 700 سال نوری از زمین قرار دارد، حدود 25 درصد بزرگتر از مشتری است و اولین هدف سیاره فراخورشیدی بود که توسط JWST مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه‌هایی از جو سیارات فراخورشیدی سنگی که توسط JWST کاوش شده‌اند شامل سیارات منظومه TRAPPIST-1 است. این منظومه شامل هفت سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین است که چندین مورد از آن‌ها در منطقه قابل سکونت ستاره خود می‌چرخند – TRAPPIST-1 e، f و g – که این امر آن‌ها را به موضوعی با علاقه علمی شدید تبدیل کرده است.

علیرغم این پیشرفت‌ها، نتیجه‌گیری قطعی در مورد جو سیاراتی مانند TRAPPIST-1 e، f و g همچنان دشوار است. مطالعات اخیر، از جمله مقاله‌ای در سال 2025 در *The Astrophysical Journal Letters* درباره TRAPPIST-1 e، مقالات مختلف درباره TRAPPIST-1 f، و ارائه‌ای در جلسه #241 انجمن نجوم آمریکا در سال 2023 در مورد TRAPPIST-1 g که به طور بالقوه دارای جوی حاوی آب، دی‌اکسید کربن و متان است، نتایج غیرقطعی به همراه داشته‌اند.

دکتر گوکوولیس تأثیر بالقوه تحقیقات خود را بر ماموریت ARIEL برجسته کرد. ARIEL، یک تلسکوپ فضایی آینده از آژانس فضایی اروپا، برای رصد و مطالعه حداقل 1000 سیاره فراخورشیدی شناخته شده که از طریق روش گذر شناسایی شده‌اند، طراحی شده است. هدف آن ترکیب میراث ماموریت کپلر ناسا (که در کشف گذر پیشگام بود) با قدرت تحلیلی JWST است. در حالی که ARIEL کوچکتر از JWST خواهد بود و عمدتاً بر سیارات فراخورشیدی تمرکز خواهد کرد، JWST طیف گسترده‌تری از اهداف علمی را در بر می‌گیرد.

تأثیر نهایی این چارچوب نظری جدید بر کاوش جو سیارات فراخورشیدی در سال‌های آینده و دهه‌های آتی هنوز مشخص نیست. مثل همیشه، زمان نشان خواهد داد، و به همین دلیل است که ما به کاوش در مرزهای علم ادامه می‌دهیم!

لورنس توگنتی یک کهنه سرباز شش ساله نیروی هوایی ایالات متحده با تجربه گسترده در روزنامه‌نگاری، ارتباطات علمی و تحقیقات علوم سیاره‌ای برای نشریات مختلف است. او در زمینه فضا و نجوم تخصص دارد و نویسنده کتاب "قمرهای بیرونی منظومه شمسی: سفر سه‌بعدی شخصی شما" است. او را در X (توییتر) و اینستاگرام @ET_Exists دنبال کنید. شما می‌توانید برای سوالات مربوط به مقالات یا اگر علاقه‌مند به نمایش تحقیقات خود به مخاطبان جهانی هستید، با لورنس از طریق ایمیل تماس بگیرید.

خبرگزاری اخباری