شنبه 6 جوزا|خرداد 1396 برابر با 27 می 2017

آیا نزدیک‌ترین سیاره به ما یک دنیای آبی است؟



 8 دلو|بهمن 1395

یونس بخشی اخترشناس  

تصویر هنری از یک سیارۀ سنگی به دور یک ستارۀ کوتولۀ سرخ

کشف یک سیاره به دور نزدیک‌ترین ستاره به منظومۀ شمسی ما در سال گذشته یکی از هیجان‌انگیزترین خبرهای فضایی محسوب می‌شد. ضمناً با وجود این که این سیاره نزدیکترین سیارۀ بیرونی کشف شده به منظومۀ شمسی ما است، همۀ نشانه‌ها بر این دلالت می‌کند که یک دنیای سنگی ـ شبیه زمین ـ بوده و در محدوده منطقۀ حیات ـ محدوده‌یی که آب به شکل مایع در آن فاصله از ستارۀ مادر وجود دارد ـ در گردش است. اما این خبر سرتا پا جالب نیست و باید بخش ناامیدکنندۀ آن را نیز بشنوید.

تیم کشف‌کنندۀ این سیاره با توجه به ماهیت مدار این سیاره به دور ستارۀ مادر، میزان آب موجود در سطح آن را بررسی کرد، اما اخیرأ مطالعات دانشمندان دانشگاه مارسلیس و انستیتوت کارل سگان می‌گویند، تا 50 درصد جرم این سیاره از آب تشکیل شده و به بیان دیگر «این سیاره یک اقیانوس بدون ساحل است.»

سیارۀ پروکسیما ب احتمالاً ترکیبی از سنگ و منرال‌های مختلف و آب است

برای درک این موضوع نگاهی می‌اندازیم به ماجرای جست‌وجوی سیارات در گذشته و همچنین به طرح جست‌وجوی سیارات در پروژۀ نقطه سرخ کم فروغ. در اوایل سال‌های 1980 میلادی که تازه خبر کشف سیارات به دور دیگر ستاره‌ها در بین اخترشناسان مطرح بود و البته بیشتر آن‌ها فقط ادعا بودند، اخترشناسان به دور ستاره‌های درخشان و بیشتر شبیه خورشید در جست‌وجوی سیارات بودند و در این میان به یک دسته از ستاره‌های کم نور به نام کوتوله‌های سرخ کسی توجه نداشت. کوتولۀ سرخ به ستاره‌یی کوچک، سرد و سرخ رنگی گفته می‌شود که جرم یا مواد سازنده آن بین 10 تا 20 درصد جرم خورشید باشد و دما در سطح آن به 1500 تا 4000 درجه کلوین برسد. واحد اندازه‌گیری درجه کلوین یا میزان دمای ترمودینامیک، برای تعیین دما در فضا است. «برای مثال 0 درجه کلوین را صفر مطلق نیز گویند که با (273- درجه سانتی‌گراد) برابر است.

یک درجه کلوین منفی 272 است و 4000 درجه کلوین معادل 3726 درجه سانتی‌گراد می‌شود.» چون واکنش یا همجوشی هسته‌یی در مرکز یک ستارۀ کوتولۀ سرخ بسیار به کندی رخ می‌دهد، در نهایت عمر یک ستارۀ کوتولۀ سرخ بسیار زیاد و حتا تا ده تریلیون سال ادامه دارد. این در حالی‌ست که بزرگ‌ترین و سنگین‌ترین ستاره‌ها فقط چندین میلیون سال عمر می‌کنند و خورشید ما که یک ستارۀ متوسط است عمرش به ده میلیارد سال می‌رسد. در نتیجه اگر در منطقه کمربند حیات به دور یک ستارۀ کوتولۀ سرخ یک سیارۀ مناسب برای حیات وجود داشته باشد، شانس پیدایش و تکامل حیات در آن سیاره صدها مرتبه بیشتر و مساعدتر از شرایط موجود در زمین است. رصدها و تهیۀ نقشه‌های سه بُعدی از کهکشان راه شیری نشان داده که تعداد این ستاره‌ها به مراتب بیشتر از ستاره‌های دیگر اند. بر اساس تازه‌ترین داده‌های تلسکوپ هابل و چندین تلسکوپ زمینی، تعداد ستاره‌های کهکشان راه شیری بین 100 تا 400 میلیارد ستاره است و کوتوله‌های سرخ هم بیش از یک چهارم کل این جمعیت ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند. تا دو سال قبل تصور دانشمندان بر این بود که تعداد کهکشان‌های قابل رویت از زمین در کیهان بین 100 تا 200 میلیارد می‌رسید، اما با تکمیل‌ تصویر‌برداری‌های سه بُعدیِ جدید در سال 2016، شمار کهکشان‌ها در کیهان قابل رویت به 2 تریلیون می‌رسد که بیست مرتبه بیشتر از شمار کهکشان‌ها در گذشته را نشان می‌دهد.

تصویر سوم

با افزایش تعداد کهکشان‌ها شمار ستاره‌های کوتولۀ سرخ نیز افزایش یافته است. حالا تصور کنید، شمار ستاره‌ها در کیهان قابل رویت ده‌ها مرتبه بیشتر از تعداد دانه‌های ریگ در تمام سواحل و بیابان‌های زمین است. چون ستاره‌های کوتولۀ سرخ بهترین گزینه برای داشتن سیارات قابل زیست اند، تیم‌های شکارچی سیارات در تمام سازمان‌های فضایی به شمول ناسا، ایسا، دانشگاه‌های کشورهای پیشگام در این عرصه پروژه‌یی را به نام نقطه سرخ کم فروغ روی دست گرفته اند که هدف آن جست‌وجوی سیارات قابل زیست به دور کوتوله‌های سرخ است. حالا کشف یک سیارۀ قابل زیست به دور ستارۀ کوتولۀ سرخ - ستارۀ پروکسیما ب- در صورت فلکی قنطورس نتیجه تلاش شکارچیان سیارات تحت همین پروژه نقطه سرخ کم فروغ بوده است.

اگر یک سیاره به ستارۀ مادر بسیار نزدیک باشد، نمی‌تواند به دور محور خود بچرخد و در نهایت همیشه یک جانب آن به سمت ستارۀ مادر است. درست شبیه ماه که همیشه یک طرف آن رو به زمین قرار دارد. (تصویر سوم)

ستارۀ پروکسیما در صورت فلکی قنطورس یک کوتولۀ سرخ است که در سال 1915 کشف شده بود و با چشم غیرمسلح قابل رویت نیست. این ستاره در واقع یک همدم دیگر به نام ستارۀ الفا قنطورس دارد که در یک مدار مشترک به دور هم می‌چرخند. از میان این دو؛ ستارۀ اولی - پروکسیما یک سیاره دارد که در فاصلۀ 7 میلیون کیلومتر، تنها 5 درصد فاصله زمین از خورشید- به دور ستارۀ مادر می‌چرخد. جالب‌تر این که یک دور کامل این سیاره به دور ستارۀ مادر 11 روز است. به گونه دیگر، یک سال در سطح این سیاره 11 روز است. چون این سیاره خیلی به ستارۀ مادر نزدیک قرار گرفته، به کندی به دور محورش می‌چرخد و به بیان دیگر، تشدید مداری آن 3:2 است. یعنی در هر سه بار گردش به دور ستارۀ مادر، 2 بار به دور محورش می‌چرخد و در نتیجه یک شبانه‌روز در این سیاره با 17 روز یا یک‌ونیم سال خود این سیاره برابر است. در نتیجه این چنین نزدیکی به ستارۀ مادر و اگر چرخش همزمان به دور ستارۀ مدار داشته باشد، آب در سطح آن به احتمال زیاد در نیمه‌رو به خورشید سیاره انباشته شده، یا اگر چرخش محوری 3:2 باشد در آن صورت در منطقۀ گرمسیری سیاره بیشتر خواهد بود. به دلیل نزدیکی این سیاره، تابش‌های کشنده - گاما و ایکس - از ستارۀ مادر بر سطح این سیاره بسیار زیاد است.

قفل‌شدن در مدار سبب می‌شود دما در دو نیمۀ یک سیاره بسیار متفاوت باشد. یک طرف جهنمی از گرما و نیمۀ دور جهنمی از سرما.

مطالعات تیم تحقیقاتی دانشگاه مارسلیس نشان می‌دهد که سیارۀ پروکسیما ب نسبت به آن‌چه در گذشته فکر می‌کردیم، بیشتر آب دارد. این گروه با استفاده از روش مدل‌سازی کمپیوتری، شعاع و جرم این سیاره را مشخص کرده که در واقع این سیاره هم سنگی و هم آبی – ترکیبی از مواد سنگی و منرال‌ها- است و چندان اتموسفیر چگال و متراکمی ندارد. به زبان ساده‌تر، قطر این سیاره بین 0.90 تا 1.4 برابر قطر زمین و جرم آن 1.1 تا 1.5 برابر جرم زمین است. اگر اندکی کوچک‌تر و اما سنگین‌تر از زمین باشد در آن صورت شبیه سیارۀ عطارد در منظومۀ شمسی ماست که هستۀ آن 65 درصد کل سیاره را تشکیل می‌دهد. اما اگر شعاع و جرم آن بزرگ‌تر از زمین باشد در آن صورت نیم این سیاره را آب تشکیل داده است.

به گونه دیگر، سیارۀ پروکسیما ب به چشم گاو می‌ماند که سطح رو به سمت ستارۀ مادر را اقیانوسی از آب مایع پوشانیده و نیمۀ تاریک آن یخ‌زده است. چنین ویژه‌گی‌یی به ما تذکر می‌دهد که ممکن اکثر سیارات در منطقۀ حیات به دور ستاره‌های کوتولۀ سرخ - جایی ‌که قفل‌شدن جذر و مد، یک جانب سیاره را مایع و نیمۀ دور آن را سفت و یخ‌زده - چرخش می‌کند. در هر صورت جالب‌ترین بخش این تحقیق می‌تواند این باشد که سیارۀ پروکسیما ب قابل زیست است. اما چنین تصور در صورتی درست است که جرم این سیاره 1.5 برابر جرم زمین باشد. هنوز راه زیادی باقی مانده تا بتوانیم اندازه، جرم، چگالی، ترکیب و ساختارهای سطحی - بدون این که در مورد امکان حیات در آن چیزی بگوییم - این سیاره را دقیق مشخص کنیم. اما سود عمدۀ این گونه تحقیقات در این است که به ما کمک می‌کنند تا با رفع محدودیت‌ها در نهایت بدانیم چه شرایطی در این سیارۀ نزدیک به منظومۀ شمسی حکم‌فرما است. کی می‌داند، شاید روزی بتوانیم سفینه‌های کاوش‌گر یا حتا مأموریت‌های سرنشین‌دار را به سمت این سیاره بفرستیم و در پاسخ، آن‌ها تصاویری را ارسال کنند که در جست‌وجوی جزایر کوچکی در سطح اقیانوس‌های بیکران پروکسیما ب هستند.