تلسکوپ فضایی تلسکوپ فضایی جیمز وب یکی از بزرگترین دستاوردهای بشریت برای شناخت کیهان است. این ابزار با حساسیت بینظیر خود در طیف مادون قرمز، نه تنها به بررسی دوران اولیه جهان میپردازد، بلکه در حال گشودن دریچهای تازه به سوی مطالعه جو سیارات بیگانه است؛ حرکتی که آنچه ناسا آن را «عصر جدیدی در تحقیقات سیارات فراخورشیدی» نامیده میشود.
در میان اهداف جذاب این تلسکوپ، جستجوی آب از اهمیت ویژهای برخوردار است، چرا که این ماده برای شکلگیری حیات به شکلی که ما میشناسیم، ضروری است. اخیراً اخترشناسان با استفاده از دادههای این تلسکوپ، موفق به شناسایی «آب نیمهسنگین» در جو سیاره واسپ-۳۹بی شدهاند؛ سیارهای که در فاصله ۷۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد و میتواند نشانهای از قابلیت سکونت باشد.
محققان در این مطالعه به دنبال بررسی ایزوتوپولوگها یا همان گونههای مختلف مولکول آب بودند که در تعداد نوترونها با هم تفاوت دارند. آب نیمهسنگین یا HDO، مشابه مولکول آب معمولی است با این تفاوت که یکی از اتمهای هیدروژن آن با ایزوتوپ دوتریوم جایگزین شده که به دلیل داشتن یک نوترون اضافی، سنگینتر است.
هدف اصلی دانشمندان، تعیین نسبت دوتریوم به هیدروژن (D/H) در جو این سیاره بود تا بتوانند نحوه شکلگیری آن را بهتر درک کنند. سیاره فراخورشیدی معیار مورد نظر، پیشتر توسط ابزارهای اصلی تلسکوپ جیمز وب رصد شده و گنجینهای از دادهها را در اختیار دانشمندان قرار داده است. تیم تحقیقاتی در گزارش خود نوشتند که این دادهها دقیقترین طیف انتقالی ثبتشده از یک سیاره فراخورشیدی تا به امروز است. آنها در ادامه توضیح دادند که اندازهگیری نسبت D/H میتواند محدودیتهای ارزشمندی برای درک محیط شیمیایی و مسیر تکامل این سیاره ایجاد کند.
پس از مقایسه مدلهای جوی با دادههای واقعی، محققان دریافتند که نسبت D/H در جو این سیاره به طور قابلتوجهی بالاتر از غولهای گازی منظومه شمسی است. این پدیده ممکن است ناشی از فرار اتمسفر باشد؛ چرا که آب سنگینتر به دلیل وزن مولکولی بالاتر، کمتر از آب معمولی به فضا نشت میکند. علاوه بر این، اختلاط جوی و واکنشهای شیمیایی ناشی از نور نیز احتمالاً در این نسبت مشاهدهشده نقش داشتهاند.
فرضیه دیگر این است که سیاره در مناطق سردتر و دوردست منظومه خود شکل گرفته، جایی که مواد غنی از آب فراتر از خط برف دیسک پیشسیارهای قرار دارند و سپس به سمت ستاره مرکزی مهاجرت کرده است. محققان در مقاله خود نوشتند که مشاهدات یخهای پیشستارهای در این مناطق، با میزان غنیسازی دوتریوم در این سیاره همخوانی دارد، هرچند برای تایید نهایی به مدلسازیهای شیمیایی دقیقتری نیاز است.
چرا این کشف اهمیت دارد؟
اگرچه سیاره مورد مطالعه با دمایی نزدیک به ۱۰۰۰ درجه، دنیایی سوزان و غیرقابل سکونت محسوب میشود، اما شناسایی این نوع آب میتواند در آینده برای سیارات سنگی و معتدلتر به عنوان یک نشانگر حیاتی عمل کند. محققان در پایان نتیجهگیری کردند که HDO به دلیل ویژگیهای طیفی متمایز، در دسترسترین ردیاب برای این منظور است. جزئیات کامل این پژوهش در سرور پیشچاپ آرکایو منتشر شده است.