إذا كانت هناك مادة كيميائية واحدة تولد الإثارة في البحث عن البصمات الحيوية في عوالم أخرى، فهي الميثان. هذه ليست قطعة من الكعكة لأنها تحتوي على مصادر حيوية وغير حيوية.
لكن العثور عليه في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية يعني أن هذا الكوكب يستحق نظرة فاحصة.
يجذب الميثان انتباه العلماء بشكل رئيسي بسبب قصر مدته في الغلاف الجوي للكوكب. لا يستطيع الميثان أن يتحمل ضوء النجوم لفترة طويلة، على الأقل ليس في الغلاف الجوي للأرض. يستسلم للتفكك الضوئي ويجب تجديده باستمرار للحفاظ على وجوده في الغلاف الجوي.
إذا كان الكوكب الصخري يحتوي على الكثير من الميثان، فيجب أن يكون المصدر ضخمًا، مما يجعل المصدر الحيوي محتملًا. على الأرض، ينتج النشاط البيولوجي كمية هائلة من الميثان.
من الناحية الأيضية، ليس من الصعب إنتاج الميثان.
الميثان شائع في نظامنا الشمسي، ولكن ليس بالضرورة بكثرة. وفقا للعلماء، كل هذا غير حيوي. عمليات مثل السربنتينية يمكن أن تفسر ذلك.
اعوج هي عملية طبيعية غير حيوية تشمل الماء وثاني أكسيد الكربون والمعادن أوليفين. الزبرجد الزيتوني شائع على الأرض وهو المكون الرئيسي للوشاح العلوي لكوكبنا. وقد وجدناه أيضًا على القمر والمريخ وبعض الكويكبات.
اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي مؤخرًا وجود غاز الميثان في الغلاف الجوي للكوكب WASP-80b، وهو عملاق غازي تبلغ كتلته حوالي نصف حجم كوكب المشتري. يدور WASP-80b حول نجم تسلسل رئيسي من النوع K يبلغ عمره حوالي 1.5 مليار سنة. ويبعد الكوكب WASP 80 حوالي 162 سنة ضوئية، ويعتبر WASP-80b الكوكب الوحيد الذي تم اكتشافه حول النجم حتى الآن.
نظرًا لأن WASP-80b هو عملاق غازي، فقد تم استبعاد الحياة باستثناء بعض سيناريوهات الخيال العلمي المتطرفة. لكن تعرج الزبرجد الزيتوني، المصدر غير الحيوي الأكثر شهرة للميثان، مستبعد أيضًا نظرًا لأن WASP-80b ليس كوكبًا صخريًا. ولكن العثور عليه يظل مثيرا للاهتمام.
ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يمكننا الآن مقارنة الكوكب الخارجي بالأغلفة الجوية التي تحتوي على الميثان في أورانوس ونبتون في نظامنا الشمسي. هذا يمكن أن يساعدنا فقط على فهم اكتشافات الميثان المستقبلية بشكل أفضل.
مقال جديد نشر في مجلة الطبيعة يعرض الكشف. انها بعنوان “الميثان موجود في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي الساخن WASP-80b.“المؤلف الرئيسي هو تايلور بيل، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد أبحاث البيئة في منطقة الخليج.
WASP-80b هو كوكب المشتري الساخن. تبلغ درجة حرارته حوالي 550 درجة مئوية (1025 فهرنهايت؛ 825 كلفن) لذا فهو يقع بين كواكب المشتري الساخنة مثل اتش دي 209458ب (تم اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية) والمشتري البارد، باعتباره أكبر كوكب في نظامنا الشمسي. تبلغ درجة حرارة كوكب المشتري حوالي 112 درجة مئوية (235 فهرنهايت؛ 125 كلفن).
درجة الحرارة هي نقطة مهمة. هناك ندرة في اكتشافات غاز الميثان في أجواء الكواكب الخارجية، لذا في هذه المرحلة من اللعبة، يلعب كل اكتشاف دورًا مهمًا في تشكيل نظرية الغلاف الجوي وتوجيه أبحاث المتابعة.
درجة حرارة WASP-80b تضعه في “نظام انتقالي مثير للاهتمام حيث تتنبأ النماذج الكيميائية المتوازنة بأنه يجب أن تكون هناك خصائص CH4 وCO/CO2 قابلة للاكتشاف في أطياف النقل والانبعاث للكوكب…” كما يوضح مؤلفو البحث.
WASP-80b قريب جدًا من نجمه القزم الأحمر ويستغرق مداره ثلاثة أيام فقط. ونظرًا لأن الكوكب بعيد جدًا وقريب جدًا من نجمه، فحتى تلسكوب جيمس ويب الفضائي القوي لا يمكنه رؤيته. وبدلاً من ذلك، استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة الضوء المدمج من النجم والكوكب أثناء العبور والكسوف.
لم يتم اكتشاف الكثير من غاز الميثان في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية بواسطة التلسكوبات مثل هابل وسبيتزر، وكلاهما يمكن رصده في الأشعة تحت الحمراء، ولكن ليس مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وقد دفع الافتقار إلى الاكتشافات العلماء إلى تطوير تفسيرات نظرية لكيفية استنفاد الميثان في الغلاف الجوي. تم استكشاف المعادن العالية وتدفق الحرارة الداخلي العالي وأسباب أخرى كآليات لاستنفاد الميثان.
وبما أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشف غاز الميثان، فإن هذا يثير سؤالًا مهمًا.
“ومع ذلك، فإن هذا الاكتشاف النهائي للميثان في الغلاف الجوي لـ WASP-80b باستخدام التحليل الطيفي JWST منخفض الدقة يثير مسألة مدى تأثر عدم الاكتشافات السابقة بتغطية الطول الموجي المتناثر والدقة التي تم الحصول عليها باستخدام HST وSpitzer”. يكتب.
لذا، إذا استمر علماء الفلك في اكتشاف غاز الميثان في المزيد من الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية، فقد نحتاج إلى تغيير نظرتنا إلى الميثان باعتباره بصمة حيوية.
“بينما نجد غاز الميثان والغازات الأخرى في الكواكب الخارجية، سنستمر في توسيع معرفتنا حول كيفية عمل الكيمياء والفيزياء في ظروف مختلفة عن تلك التي نعيشها على الأرض، وربما “قريبًا، سنكون على كواكب أخرى تذكرنا بما لدينا هنا في المنزل”، كتب المؤلفون في أ مشاركة مدونة ناسا.
ويقول الباحثون إن اكتشاف الكواكب الخارجية التي تحتوي على غاز الميثان في غلافها الجوي يساعدنا أيضًا على فهم نظامنا الشمسي.
يكتب المؤلفون: “ترسل ناسا بشكل روتيني مركبات فضائية إلى عمالقة الغاز في نظامنا الشمسي لقياس كمية الميثان والجزيئات الأخرى الموجودة في غلافها الجوي”.
“الآن، من خلال قياس نفس الغاز في كوكب خارج المجموعة الشمسية، يمكننا البدء في إجراء مقارنة كاملة ومعرفة ما إذا كانت التوقعات من النظام الشمسي تتطابق مع ما نراه خارجه.”
ويقول الباحثون أيضًا إن قياس غاز الميثان بالماء يساعد في تحديد كيفية ومكان تشكل الكوكب.
وكتبوا: “على سبيل المثال، من خلال قياس كمية الميثان والماء على الكوكب، يمكننا استنتاج نسبة ذرات الكربون إلى ذرات الأكسجين”.
“يجب أن تتغير هذه النسبة اعتمادًا على مكان وزمان تشكل الكواكب في نظامها.” يمكن لعلماء الفلك استخدام هذه البيانات لتحديد ما إذا كان الكوكب قد تشكل بالقرب من نجمه أو تشكل على مسافة أبعد ثم هاجر إلى الداخل.
من المحتمل أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي لم يكتمل بعد مع WASP-80b. تأتي هذه البيانات من أداة NIRCam الخاصة بالتلسكوب الفضائي. ستستكشف عمليات الرصد المستقبلية لـ MIRI وNIRCam الكوكب عند أطوال موجية مختلفة، والتي ينبغي أن تكتشف جزيئات الكربون الأخرى مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.
“تقودنا نتائجنا إلى الاعتقاد بأننا سنكون قادرين على مراقبة جزيئات أخرى غنية بالكربون، مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، مما سيسمح لنا برسم صورة أكثر اكتمالا للظروف في الغلاف الجوي لهذا الكوكب”. الباحثين.
وبينما يجذب الميثان انتباه الجميع بسبب ارتباطه بالبيولوجيا، فإن هذا البحث يوضح لنا جانبًا آخر من الميثان. يمكن أن يساعدنا هذا في فهم كيف وأين تشكلت كواكب معينة وما إذا كانت قد هاجرت.
سيساعدنا اكتشاف غاز الميثان في الكواكب الخارجية على فهم الغلاف الجوي للكواكب الخارجية بشكل أفضل بشكل عام. بل إنها يمكن أن تساعدنا في فهم نظامنا الشمسي، الذي ما زال لدينا الكثير من الأسئلة حوله.
يستعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي للعب دور رئيسي في تحسين معرفتنا بالميثان والغلاف الجوي.
يقول المؤلفون: “هناك شيء واحد واضح: رحلة الاستكشاف باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي مليئة بالمفاجآت المحتملة”.
تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. يقرأ المقال الأصلي.
