دنیایی سنگی، سرد و در عین حال بالقوه قابل سکونت که در فاصلهای کمتر از ۱۵۰ سال نوری از ما قرار دارد. این کشف هیجانانگیز بار دیگر توجه جامعه علمی را به این پرسش قدیمی جلب کرده است: آیا در جایی دیگر از کیهان، سیارهای شبیه زمین وجود دارد که بتواند میزبان حیات باشد؟
بر اساس نتایج یک مطالعه جدید، این نامزد سیاره فراخورشیدی که HD-۱۳۷۰۱۰ b نام دارد، از نظر اندازه و برخی ویژگیهای مداری شباهت چشمگیری به زمین دارد. پژوهشگران تخمین میزنند که این سیاره اندکی بزرگتر از زمین و حدود ۱.۲ برابر پرجرمتر از آن باشد. حتی طول سال آن نیز بسیار نزدیک به سال زمینی است؛ چرا که این سیاره هر ۳۵۵ روز یکبار به دور ستاره خود میچرخد. چنین دوره مداری نزدیکی به زمین، آن را به یکی از جذابترین اهداف برای مطالعات بعدی تبدیل کرده است.
ستاره میزبان این سیاره، HD-۱۳۷۰۱۰ نام دارد؛ ستارهای از نوع کوتوله K که حدود ۷۰ درصد جرم و اندازه خورشید ما را دارد. این ستاره نسبت به خورشید خنکتر و کمنورتر است. کوتولههای K به دلیل مصرف آهستهتر هیدروژن، عمر بسیار طولانیتری نسبت به ستارههای نوع G مانند خورشید دارند. در واقع، طول عمر مرحله اصلی این ستاره — یعنی دورهای که در آن هیدروژن را به هلیوم تبدیل میکند — میتواند از سن فعلی جهان نیز فراتر رود. این موضوع باعث میشود که هر سیارهای در مدار آن، فرصت بسیار طولانی برای تحولات زمینشناسی و حتی زیستی داشته باشد.
با توجه به فاصله مداری HD-۱۳۷۰۱۰ b از ستارهاش، پژوهشگران برآورد کردهاند که حدود ۵۱ درصد احتمال دارد این سیاره در لبه داخلی «کمربند قابل سکونت» قرار داشته باشد؛ منطقهای پیرامون یک ستاره که در آن شرایط دمایی میتواند برای وجود آب مایع بر سطح سیاره مناسب باشد. وجود آب مایع یکی از اصلیترین پیشنیازهای حیات به شکل شناختهشده آن است.
با این حال، وضعیت دمایی این سیاره چندان دلگرمکننده به نظر نمیرسد. HD-۱۳۷۰۱۰ b کمتر از یکسوم انرژیای را دریافت میکند که زمین از خورشید میگیرد. بر همین اساس، دمای سطحی آن میتواند بین منفی ۶۸ تا منفی ۸۵ درجه سانتیگراد باشد؛ حتی سردتر از مریخ، همسایه سرخ و یخزده ما. با این وجود، پژوهشگران معتقدند که اگر این سیاره دارای جو مناسبی باشد، شرایط میتواند متفاوت باشد.
برای مثال، اگر جو این سیاره حاوی مقدار قابل توجهی دیاکسیدکربن باشد، اثر گلخانهای میتواند به گرمتر شدن سطح آن کمک کند و شرایط را برای وجود آب مایع فراهم سازد. مطالعات درباره دیگر سیارات هماندازه زمین که در کمربند قابل سکونت ستارههایشان قرار دارند، نشان میدهد که وجود جوی با غلظت متوسط CO₂ میتواند دمای سطح را به اندازهای افزایش دهد که آب مایع پایدار بماند.
اما روی دیگر سکه نیز وجود دارد. اگر ترکیب جوی HD-۱۳۷۰۱۰ b مشابه زمین باشد و میزان دیاکسیدکربن آن کافی نباشد، ممکن است این سیاره در وضعیت «زمین گلولهبرفی» گرفتار شده باشد. در چنین سناریویی، سطح سیاره کاملاً یخزده و پوشیده از یخ میشود. این پوشش یخی نور ستاره را بهشدت بازتاب میدهد و باعث کاهش بیشتر دمای سطح میگردد؛ بهطوریکه دما میتواند تا حدود منفی ۱۰۰ درجه سانتیگراد کاهش یابد. در این شرایط، سیاره به دنیایی کاملاً منجمد تبدیل میشود.
نکته جالب آن است که زمین خود ما نیز در طول تاریخ ۴.۵ میلیارد سالهاش چندین بار وارد دورههای «گلولهبرفی» شده است؛ دورههایی که تقریباً تمام سطح آن یخ زده بود. با این حال، حیات نهتنها نابود نشد، بلکه پس از پایان این دورهها شکوفاتر نیز شد. این تجربه تاریخی زمین نشان میدهد که حتی یک سیاره یخزده نیز لزوماً فاقد امکان حیات نیست.
کشف HD-۱۳۷۰۱۰ b با استفاده از دادههای تلسکوپ فضایی کپلر ناسا انجام شده است؛ تلسکوپی که اکنون بازنشسته شده اما نخستین شکارچی اختصاصی سیارات فراخورشیدی به شمار میرفت. اخترشناسان با بهرهگیری از «روش گذر» به وجود این سیاره پی بردند. در این روش، تلسکوپ به یک ستاره خیره میشود و کاهش بسیار جزئی در نور آن را ثبت میکند؛ کاهشی که زمانی رخ میدهد که سیارهای از مقابل قرص ستاره عبور کند. این افت نور میتواند اطلاعاتی درباره اندازه سیاره و مدار آن ارائه دهد.
با این حال، تاکنون تنها یکبار گذر HD-۱۳۷۰۱۰ b مشاهده شده است. برای تأیید قطعی یک سیاره فراخورشیدی، معمولاً نیاز به مشاهده چندین گذر است. از آنجا که دوره مداری این سیاره تقریباً مشابه زمین است، ثبت گذرهای بعدی به چندین سال زمان نیاز دارد. به همین دلیل، تأیید نهایی ماهیت سیارهای آن ممکن است به رصدهای آینده و ابزارهای نسل جدید، مانند مأموریت PLATO متعلق به آژانس فضایی اروپا، وابسته باشد.
پژوهشگران تأکید میکنند که این کشف نشان میدهد شناسایی سیارات هماندازه زمین با مدارهای معتدل پیرامون ستارههای خورشیدمانند حتی با یک گذر نیز امکانپذیر است. این دستاورد از نظر فنی اهمیت زیادی دارد و افقهای تازهای را در جستوجوی «زمین دوم» میگشاید.
علاوه بر این، احتمال دارد HD-۱۳۷۰۱۰ b تنها عضو این سامانه نباشد. گرچه تاکنون سیاره دیگری در این منظومه شناسایی نشده، اما تجربه دیگر سامانههای فراخورشیدی نشان میدهد که اغلب آنها دارای چندین سیاره هستند. ممکن است سیارات دیگری در مدارهای داخلی یا خارجی این جهان یخزده وجود داشته باشند؛ حتی شاید سیارهای غولپیکر شبیه مشتری در فاصلهای دورتر حضور داشته باشد که ساختاری شبیه منظومه شمسی ما ایجاد کند.
در مجموع، HD-۱۳۷۰۱۰ b کشفی وسوسهانگیز و منحصربهفرد است: نخستین نامزد سیارهای با اندازه و ویژگیهای مداری شبیه زمین که به دور ستارهای خورشیدمانند و به اندازه کافی پرنور برای مطالعات دقیقتر میگردد. اکنون پرسش اصلی این است که آیا این «زمین یخزده» میتواند میزبان حیات باشد؟
شاید در نگاه نخست، جهانی با چنین سرمایی نامناسب برای زندگی به نظر برسد. اما تاریخ زمین نشان داده است که حیات میتواند در شرایطی بسیار سختتر از آنچه تصور میکنیم دوام بیاورد. بنابراین، HD-۱۳۷۰۱۰ b نهتنها یک کشف نجومی، بلکه دریچهای تازه به فهم ما از امکان حیات در کیهان است؛ یادآوری این نکته که شاید جهانهای قابل زیست، حتی اگر سرد و پوشیده از یخ باشند، چندان دور از دسترس ما نباشند.
