يمكن أن يفسر انخفاض مخزون الميثان بشكل مدهش كيف أصبح كوكب يدور حول نجم قريب منتفخًا بشكل غريب، وفقًا لملاحظات جديدة من وكالة الفضاء الأوروبية. تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). يقول علماء الفلك إن هذا الاكتشاف يظهر أن الأغلفة الجوية للكواكب يمكن أن تتضخم إلى مستويات ملحوظة دون اللجوء إلى نظريات مقصورة على فئة معينة حول تكوين الكواكب.
“تخبرنا بيانات ويب أن الكواكب مثل WASP-107 b لا يجب أن تكون قد تشكلت بطريقة غريبة مع نواة صغيرة جدًا بغلاف غازي ضخم.” مايكل لاينوقال عالم الكواكب خارج المجموعة الشمسية من جامعة ولاية أريزونا في أ إفادة. “بدلاً من ذلك، يمكننا أن نأخذ شيئًا يبدو أشبه نبتونمع الكثير من الصخور وليس الكثير من الغاز، ما عليك سوى رفع درجة الحرارة وجعلها تبدو كما هي.
تم اكتشافه في عام 2017 من قبل اتحاد البحث واسع الزاوية عن الكواكب (WASP)، WASP-107 b، الذي يقع على بعد 200 كيلومتر تقريبًا. سنة ضوئية منذ أرض في ال كوكبة العذراء، وهو واحد من أخف الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها والتي يزيد عددها عن 5000 كوكب حتى الآن. على الرغم من أنها كبيرة تقريبًا كوكب المشترييزن WASP-107 b 12% فقط من وزنه عملاق الغازكتلته تعادل 30 كرة أرضية فقط. للسياق، كتلة واحدة من كوكب المشتري تقريبا 318 كتلة أرضية. ووفقا للفريق، فإن هذا الكوكب منتفخ للغاية بحيث يمكن مقارنة كثافته بكثافة المارشميلو المطهي في الميكروويف.
متعلق ب: يعد الكوكب الخارجي لحلوى القطن ثاني أخف كوكب تم اكتشافه على الإطلاق
واستنادًا إلى الملاحظات السابقة لحجم WASP-107 b وكتلته وعمره، اشتبه علماء الفلك في أن الكوكب يمتلك نواة صخرية صغيرة محاطة بخزان غني من غاز الهيدروجين والهيليوم. ومع ذلك، فشل مثل هذا السيناريو في تفسير الجرم السماوي المتضخم بشكل كامل، والذي على الرغم من دورانه حول نجمه عند سُبع المسافة بينه وبين نجمه. الزئبق ولا تتلقى شمسنا ما يكفي من الطاقة من نجمها لتفسير كثافتها الشبيهة بالقطن. وبدلاً من ذلك، إذا كان قلب الكوكب يحتوي بالفعل على كتلة أكبر من المتوقع، يقول العلماء إن الغلاف الجوي قد تقلص مع انخفاض حرارة الكوكب. وقتمما يعني أنه سيكون أصغر مما لوحظ.
الآن، باستخدام البيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي – بالإضافة إلى الملاحظات السابقة من تلسكوب هابل الفضائي – ربما تمكن فريقان مستقلان من علماء الفلك من حل اللغز. باختصار، وجدوا أن نسبة الميثان الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب تمثل واحدًا على الألف مما يمكن توقعه لهذا العالم. ونظرًا لأن الميثان غير مستقر عند درجات الحرارة المرتفعة، يقول علماء الفلك إن هذه الكمية الصغيرة بشكل مدهش تثبت أن الغاز الموجود في أعماق الكوكب “يختلط بقوة مع الطبقات الباردة في الأعلى”. ديفيد شانتر وقال من جامعة جونز هوبكنز (JHU) في ولاية ماريلاند، الذي قاد إحدى الدراستين الجديدتين، في البيان. “إن حقيقة اكتشافنا لعدد قليل جدًا منها، على الرغم من اكتشافنا لجزيئات أخرى تحتوي على الكربون، تخبرنا أن باطن الكوكب يجب أن يكون أكثر دفئًا بكثير مما كنا نعتقد”.
يقول الباحثون إن الحرارة الإضافية تأتي على الأرجح من حقيقة أن WASP-107 b يدور حول نجمه كل 5.7 يومًا في مدار ليس دائرة مثالية. إن قوة الجاذبية المستمرة للنجم على WASP-107 b، والتي تختلف بعدها عن نجمه باستمرار، تعمل على تمديد وتقليص شكل الكوكب، وبالتالي ارتفاع درجة حرارته. على الأرض، قوة مماثلة القمر يسبب المد والجزر العالية والمنخفضة.
كما أن قلب الكوكب الساخن، جنبًا إلى جنب مع تسخين المد والجزر من نجمه، يغير أيضًا كيمياء الغازات الموجودة في أعماق الكوكب. ظفار رستمكولوفوهو طالب دراسات عليا في JHU ومؤلف مشارك لإحدى الدراستين الجديدتين، قال في أ إفادة من الجامعة. “نعتقد أن هذه الحرارة تغير كيمياء الغازات، وعلى وجه التحديد تدمير غاز الميثان وإنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون.”
وفي عام 2020، اكتشف فريق من علماء الفلك، بما في ذلك سينغ، الهيليوم في الغلاف الجوي للكوكب WASP-107 b، وهو ما يمثل أول اكتشاف لهذا الغاز على كوكب خارج المجموعة الشمسية. العنصر الذي تم رصده مبدئيا على العالم عام 2018 قبل وجوده هناك مؤكد وبعد عامين، شوهد وهو يمتد بعيدًا إلى الفضاء على شكل سحابة رقيقة. ولأن الغلاف الجوي لهذا الكوكب قد تعطل حتى الآن، يقول علماء الفلك إن الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن النجم WASP-107 b تحرم العالم من هوائه ببطء – حوالي 0.1 إلى 4 في المائة من كتلة الغلاف الجوي كل عام، وربما أكثر دقيقة، مما يؤدي إلى تكوين المذنب. – مثل الذيل خلف الجرم السماوي.
وبفضل طبيعة الكوكب المتضخمة للغاية، يمكن لعلماء الفلك أن يدققوا في غلافه الجوي أعمق بنحو 50 مرة من عالم مثل كوكب المشتري. في العام الماضي، على سبيل المثال، أظهرت ملاحظات JWST للغلاف الجوي للكوكب WASP-107 b انها تمطر الرمال على الكوكب.
ويرد وصف هذا البحث في اثنين دراسات نشرت يوم الاثنين 20 مايو في مجلة الطبيعة .
