پنج‌شنبه 30 سنبله|شهریور 1396 برابر با 21 سپتمبر 2017

اسرار منظومۀ تازه کشف‌شده؛ سیاره‌هایی با آسمان سرخ و گیاهان سیاه



 22 حوت|اسفند 1395

یونس بخشی اخترشناس  

تصویری هنری از منظومۀ تراپیست - 1

حدود سه هفته پیش ناسا، در یک کنفرانس خبری از کشف یک منظومۀ جدید با هفت سیارۀ مشابه و تقریبأ اندازۀ زمین خبر داد. این خبر چنان هیجان‌انگیز و جالب بود که تا چندین روز سرخط همه رسانه‌ها و صفحات انترنتی دنیا قرار گرفت؛ زیرا با کشف این منظومۀ سیاره‌یی یک گام دیگر به یافتن سیارات مشابه زمین با داشتن شرایط حیات نزدیک‌تر شدیم. اما اگر هیجان این خبر را کنار بگذاریم و به موشگافی جزییات آن بپردازیم، هنوز راه درازی در پیش داریم تا بتوانیم سیاره‌یی را با امکانات حیات کشف کنیم.

این منظومه حدود 40 سال نوری در جهت صورت فلکی دلو قرار دارد. در مرکز این منظومۀ سیاره‌یی یک ستارۀ کوچک- یک کوتولۀ سرد سرخ‌رنگ- قرار گرفته که 12 مرتبه کم جرم‌تر از خورشید و اما اندکی از سیارۀ مشتری بزرگ‌تر است. دما در سطح این ستارۀ سرخ‌رنگ 2550 درجۀ کلوین در مقایسه با دمای 5500 درجه سطح خورشید، سردتر است. دانشمندان این منظومۀ سیاره‌یی را تراپیست- 1 (TRAPPIST-1) نام گذاشتند که در واقع برگرفته از نام یک جفت تلسکوپ ربوتیک 60 سانتی مخصوص کشف سیارات فراخورشیدی‌ست. اما چرا این خبر این قدر هیجان‌برانگیز بود و آیا به راستی ما توانایی کشف سیارات زمین مانند را در مرحلۀ کنونی داریم؟

نخست از همه باید گفت که این خبر خیلی دیر نشر شده و بار نخست در ماه می 2016 اخترشناسان از کشف سه سیاره به دور این ستاره خبر داده بودند. اما حالا در نتیجۀ رصدهای تلسکوپ‌های زمینی و تلسکوپ فضایی اسپیتزر متوجه شدیم که به دور این ستارۀ کم‌فروغ هفت سیاره وجود دارد. باید گفت تمام ماجرا در این‌جا ختم نمی‌شود و هنوز باید منتظر خبرهای تازه در مورد جزییات این منظومۀ جالب بود.

مقایسه ستارۀ تراپیست - 1 با خورشید

از سوی دیگر دانشمندانی که در پروژۀ SETI یا جست‌وجوی هوشمندان فرازمینی کار می‌کنند، از سال 2011 به این‌سو این منظومه را با مجموعی از تلسکوپ‌های رادیویی زیر نظر داشتند تا بتوانند نشانه‌یی از حیات - سیگنال‌های رادیویی- از آن دریافت کنند که متأسفانه هنوز هیچ پیامی از این منظومه شنیده نشده است. اما گوش‌دادن با تلسکوپ‌های بزرگ رادیویی از این جهت ادامه خواهد داشت؛ زیرا این نزدیک‌ترین منظومه سیاره‌یی با هفت سیاره هم جرم و هم اندازۀ زمین است و این خود ما را وسوسه می‌کند که آیا ممکن است در سطح یکی از این سیارات حیات وجود داشته باشد یا خیر؟

دانشمندان سه بار رویداد افت نور را با حس‌گرهای قوی نصب‌شده در تلسکوپ‌ها به خصوص در تلسکوپ فضایی کیپلر اندازه‌گیری کرده‌اند؛ دیدن یک سیاره به دور یک ستاره در فاصلۀ چندین سال نوری شبیه عبور یک پروانه از برابر یک چراغ موتر در فاصلۀ 500 کیلومتری ‌است.

این خبر از این جهت اهمیت دارد که سیارات کشف‌شده به دور یک ستارۀ سرخ‌رنگ کوچک در گردش‌اند. کوتوله‌های سرخ‌رنگ ستاره‌های کوچک و سردی‌اند که در رشتۀ اصلی ستاره‌ها بین ردۀ طیفیِ K و M قرار می‌گیرند؛ به این معنی که جرم این ستاره‌ها بین 0.75 تا 0.50 برابر جرم یا وزن خورشید است و دما در سطح آن‌ها به 2500 تا 4000 درجۀ کلوین می‌رسد. کوتوله‌های سرخ‌رنگ در کهکشان راه‌‌شیری و به احتمال در اکثر کهکشان‌ها پرجمعیت‌ترین ستاره‌ها اند. به دلیل جرم کم، پروسۀ تولید انرژی یا سوخت هسته‌یی در مرکز یک کوتولۀ سرخ بسیار به کندی رخ می‌دهد و در نتیجه، طول عمر بسیار زیادی دارد. بر اساس محاسبات از فرایند تولید انرژی، یک کوتولۀ سرخ می‌تواند تا تریلیون‌ها سال عمر کند که این خود صدها بار بیشتر از عمر یک ستارۀ خورشیدمانند است. در نتیجه، اگر در کمربند حیات به دور یک ستارۀ کوتولۀ سرخ سیاره‌یی سنگی مانند زمین وجود داشته باشد؛ در آن صورت زمان برای شکل‌گیری حیات در سطح چنین سیاره‌یی صدها بار بیشتر از مدت زمانی است که زمین ما در اختیار داشته. به همین دلیل دانشمندان شکارچی سیارات تلسکوپ‌های خود را به سمت این گونه ستاره‌های کم‌فروغ نشانه گرفته‌اند.

به دلیل تابش‌های بسیار پرانرژی فرابنفش، شانس زنده‌گی در سطح سیارات نزدیک به این ستاره بسیار کم است.

امکان حیات در سطح سیارات منظومۀ تازه کشف‌شده

اولأ در مورد این منظومه زیاد نمی‌دانیم، زیرا تکنولوژی لازم برای رصد مستقیم سیارات به دور دیگر ستاره‌ها را نداریم. اکثر سیارات به دور دیگر ستاره‌ها به خصوص سیارات این منظومه به روش ترانزیتی کشف شده‌اند. در روش ترانزیتی اخترشناسان به جای جست‌وجوی سیارات؛ مستقیمأ به سمت ستارۀ مادر در یک منظومه نگاه می‌کنند تا کاهش یا افت نور ناشی از عبور سیارات از مقابل ستارۀ مادر را اندازه‌گیری کنند. هر گاه یک سیاره از مقابل یک ستاره عبور کند، نور آن ستاره حدود یک بر ده‌هزارم برای مدت کوتاهی افت می‌کند. برای کشف یک سیاره باید سه بار این افت نور را اندازه‌گیری کرد. یعنی برای اطمینان، دانشمندان سه بار این رویداد افت نور را با حس‌گرهای قوی نصب‌شده در تلسکوپ‌ها به خصوص در تلسکوپ فضایی کیپلر اندازه‌گیری می‌کنند. بنابرین دیدن یک سیاره به دور یک ستاره در فاصلۀ چندین سال نوری شبیه عبور یک پروانه از برابر یک چراغ موتر در فاصلۀ 500 کیلومتری ‌است. به همین خاطر همۀ سیارات این منظومه از سال 2011 تا کنون مورد مطالعه بوده‌ و در مجموع تمام هفت سیارۀ این منظومه در مدت 6 سال کشف شده‌اند.

نکتۀ دیگر این که تنها سه سیارۀ این منظومه در کمربند حیات آن ستاره قرار گرفته‌اند. کمربند حیات به فاصله‌یی از یک ستاره گفته می‌شود که در آن آب به حالت مایع وجود داشته باشد. مثلاً زمین در منظومۀ شمسی تنها سیاره‌یی است که در کمربند حیات خورشید قرار گرفته. اگر یک سیاره نزدیک‌تر از کمربند حیات باشد، دما در سطح آن مانند سیارۀ زهره در منظومۀ شمسی داغ خواهد بود و اگر دورتر از آن قرار گیرد، دما در سطح آن سرد و کشنده است.

مشکل دیگری که سر راه شکل‌گیری حیات در این منظومه وجود دارد، تابش‌های فرابنفش از ستارۀ مادر است، زیرا تابش‌های پرانرژی فرابنفش از یک ستاره می‌تواند اثرات بسیار مخربی بر موجودات زنده در سطح یک سیاره داشته باشد.

بر اساس یافته‌های ناسا، سه سیارۀ این منظومه- سیاره‌های e,f,g- به ترتیب در کمربند حیات آن قرار دارند و در نتیجه، آب می‌تواند تنها در سطح این سه سیاره از میان هفت سیارۀ این منظومه به حالت مایع وجود داشته باشد. نکتۀ جالب دیگر این که فاصله بین این سه سیاره به قدری کم است که اگر شما در سطح یکی از آن‌ها باشید، بدون نیاز به تلسکوپ می‌توانید ویژه‌گی‌های سطح سیارۀ همسایه را ببینید. ما هنوز نمی‌دانیم این سه سیاره چه نوع اتموسفیر دارند؛ زیرا ترکیبات گازهایی چون نایتروجن و اکسیجن می‌توانند در شکل‌گیری حیات -از نوع حیات زمینی -نقش اساسی ایفا کنند.

تصویری هنری از سطح یکی از سه سیارۀ این منظومه که در کمربند حیات آن در گردش است.

مشکل دیگری که سر راه شکل‌گیری حیات در این منظومه وجود دارد، تابش‌های فرابنفش از ستارۀ مادر است، زیرا تابش‌های پرانرژی فرابنفش از یک ستاره می‌تواند اثرات بسیار مخربی بر موجودات زنده در سطح یک سیاره داشته باشد. ستاره‌های کوتولۀ سرخ تابش‌های بسیار زیادی در طول موج فرابنفش از خود پخش می‌کنند. هر قدر اتموسفیر یک سیاره، نازک و ضعیف باشد به همان میزان تابش‌های فرابنفش به راحتی به سطح آن سیاره می‌رسد.

حتا اگر همۀ این محدودیت‌ها را نادیده بگیریم و تصور کنیم که حیات در سطح یکی از سه سیارۀ این منظومه وجود دارد، در آن صورت کاملأ با گونه‌های حیات در زمین متفاوت است. نخست از همه، آسمان این سیارات سرخ تیره می‌باشد و از سوی دیگر، اگر در سطح این سیارات گیاه وجود داشته باشد، رنگ آن‌ها سبز نه بلکه سرخ تیره یا سیاه خواهد بود و نور را هیچ بازتاب نخواهد داد. به گونه دیگر، عمل فوتوسنتیز -تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی کیمیاوی -توسط گیاهان بیشتر در طول موج‌های سرخ انجام می‌شود و این روندی است که ما در زمین نداریم و به کلی با چنین پدیده‌یی ناآشنا هستیم.

اما از آن جایی که حیات در بدترین شرایط -در اعماق اقیانوس‌ها به دور از نور خورشید و در کنار دودکش‌های مواد کیمیاوی -و یا حتا در شرایط بی‌وزنی در ایستگاه فضایی بین‌المللی توانسته شکل بگیرد، پس احتمال وجود حیات در بدترین شرایط در سطح یکی از سیارات منظومۀ تراپیست-1 بسیار زیاد است.

هنوز پرسش‌های زیادی دربارۀ این منظومۀ سیاره‌یی باقی مانده و باید منتظر بررسی‌های بیشتر توسط تلسکوپ‌های کیپلر، اسپیترز و تلسکوپ‌های زمینی باشیم. در آینده تلسکوپ فضایی جیمز ویب که به مراتب توانایی‌های زیادی نسبت به تلسکوپ‌های فعلی دارند، نه تنها این منظومۀ پرجمعیت بلکه صدها سیارۀ سنگی در کمربند حیات دیگر ستاره‌ها را زیر نظر خواهد داشت.