پژوهشگران دریافتهاند که سیاراتی مانند «پروکسیما بی» – نزدیکترین همسایه ما – که بهصورت قفلشده کشندی به دور ستاره خود میچرخند، میتوانند طوفانهای رعد و برقی قابل توجهی تولید کنند؛ اما این طوفانها بسیار متفاوت از آنچه روی زمین رخ میدهد هستند.
حیات، آنگونه که ما میشناسیم، احتمالاً به رعد و برق نیاز دارد، چرا که رعد و برق یکی از معدود منابع انرژی برای شکلگیری ترکیبات شیمیایی پیچیده در سیارات به شمار میرود. اکنون، تحقیقات جدید نشان دادهاند که اگرچه رعد و برق در چنین سیاراتی چندان رایج نیست، اما در سیارات قفلشده کشندی مانند پروکسیما بی میتواند اتفاق بیفتد. با این حال، ماهیت خاص رعد و برق در این سیارات میتواند چالشهایی برای شکلگیری حیات ایجاد کند.
یک صاعقه معمولی میتواند دمایی تا ۳۰٬۰۰۰ کلوین (بیش از ۵۰٬۰۰۰ درجه فارنهایت) داشته باشد؛ این دما بهراحتی میتواند گازهای رایج جوی را بشکند و آنها را به ترکیبات جدیدی تبدیل کند. در زمین امروزی، صاعقه باعث شکسته شدن مولکولهای نیتروژن و اکسیژن میشود و اکسیدهای نیتروژن تولید میکند.
اما در زمین اولیه – پیش از آنکه فتوسنتز باعث افزایش اکسیژن در جو شود – رعد و برق احتمالاً نقش کلیدی در تولید ترکیبات پیشزیستی (مولوکولهایی که اجزای سازنده پروتئینها هستند) ایفا کرده است.
ما هنوز نمیدانیم که آیا سیارات فراخورشیدی میزبان حیات هستند یا خیر. هنوز دوقلوی واقعی زمین با مدار مناسب به دور یک ستاره خورشیدمانند کشف نشده، اما به گزینههای نزدیکی رسیدهایم. برای نمونه، سیاره «پروکسیما بی» که به نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی – یعنی پروکسیما قنطورس – میچرخد، تقریباً هماندازه زمین است و در فاصلهای مناسب قرار دارد که احتمال وجود آب مایع را ممکن میکند.
با این حال، پروکسیما قنطورس یک ستاره کوتوله قرمز است که تنها کسری از روشنایی و اندازه خورشید را دارد. سیاره پروکسیما بی مداری بسیار نزدیک دارد، بهطوری که یک سال آن تنها ۱۱ روز زمینی طول میکشد. به دلیل این نزدیکی، تقریباً با اطمینان میتوان گفت که این سیاره بهصورت قفلشده کشندی است، یعنی همیشه یک سوی آن به سمت ستارهاش قرار دارد؛ درست مانند ماه که همیشه یک روی خود را به زمین نشان میدهد.
در زمین، چرخش آن باعث شکلگیری سامانههای آبوهوایی پویایی شده که طوفانهای رعد و برق را رایج کرده است؛ بهطوریکه در هر ثانیه، حدود ۱۰۰ صاعقه در نقاط مختلف جهان رخ میدهد. اما آیا یک سیاره قفلشده کشندی میتواند چنین طوفانهایی را ایجاد کند؟
پروکسیما قنطورس در صورت فلکی قنطورس (Centaurus) قرار دارد و کمی بیش از چهار سال نوری از زمین فاصله دارد.
(منبع تصویر: ناسا/ESA)
برای پاسخ به این پرسش، تیمی از پژوهشگران به سرپرستی دنیس سرگییف از دانشگاه بریستول بریتانیا، با استفاده از شبیهسازیهای اقلیمی مشابه آنچه برای مطالعه آبوهوای زمین به کار میرود، مدلی از یک سیاره قفلشده کشندی ساختند. آنها در آوریل امسال مقاله خود را برای چاپ در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ارسال کردند.
نتایج نشان داد که چنین سیارهای میتواند طوفانهای رعد و برقی قابل توجهی تولید کند، اما این طوفانها بهشدت با آنچه در زمین تجربه میشود تفاوت دارند. سیاراتی که به دور ستارههای کمجرم میچرخند، رعد و برق کمتری نسبت به زمین دارند – تنها چند صاعقه در هر ثانیه، آن هم در شرایطی که جو سیاره تنها یکچهارم فشار جو زمین را دارد. در جوهایی با فشار بیشتر، شکلگیری سلولهای همرفت که برای ایجاد ابر و در نهایت رعد و برق لازم هستند، سرکوب میشود. در جوهایی با فشاری ۱۰ برابر جو زمین، تنها یک صاعقه در هر چند دقیقه ممکن است رخ دهد.
برخلاف زمین که گرما به طور یکنواختتری پخش میشود، در سیارات قفلشده کشندی، تمام گرمای ستاره تنها به یک نیمکره میتابد. این گرما از طریق جریانهای جوی شدید به سمت نیمکره تاریک حرکت میکند.
شبیهسازیها نشان دادند که بیشترین فعالیتهای جوی و رعد و برق در سمت روز رخ میدهد و در یک ناحیه دایرهای متمرکز میشود. با این حال، در برخی موارد، صاعقهها عمدتاً در نزدیکی مرز روز و شب، و در نیمکره شب اتفاق میافتند، چرا که تنها در آن مناطق شرایط جوی برای ایجاد رعد و برق مهیا میشود.
با این حال، این بدان معنا نیست که این صاعقهها الزاماً میتوانند به شکلگیری حیات کمک کنند. نخست اینکه تعداد صاعقهها بسیار کمتر از زمین است، بنابراین ممکن است برای تولید ترکیبات پیشزیستی کافی نباشند. چالش دیگر این است که صاعقهها به طور یکنواخت در سطح سیاره توزیع نمیشوند و بیشتر در نیمکرهای رخ میدهند که احتمالاً دمایی بیش از حد برای پشتیبانی از حیات دارد.
با این حال، داستان حیات در سیارات فراخورشیدی – حتی در سیارات قفلشده کشندی – هنوز به پایان نرسیده است. طبیعت بارها نشان داده که حیات… راه خود را پیدا میکند.