“حتی قوی‌ترین طوفان‌های منظومه شمسی در مقایسه با آن آرام به نظر می‌رسند.”
WASP-121 b نمونه‌ای از یک سیاره فراخورشیدی “افراطی” است—آن‌قدر داغ که در آن قطرات آهن مذاب می‌بارد. اکنون، ستاره‌شناسان کشف کرده‌اند که این سیاره، که در فاصله حدود ۹۰۰ سال نوری از ما قرار دارد، با بادهایی غیرمنتظره و قدرتمند نیز مواجه است.
این نخستین بار است که ستاره‌شناسان موفق شده‌اند جو یک سیاره خارج از منظومه شمسی را با چنین دقت و جزئیاتی مطالعه کنند.
بادهای WASP-121 b که توسط تیمی از ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در بیابان آتاکامای شیلی کشف شده‌اند، عناصری مانند آهن و تیتانیوم را در سراسر سیاره جابه‌جا می‌کنند و الگوهای آب‌وهوایی پیچیده‌ای ایجاد می‌کنند.
جولیا ویکتوریا سیدل، رهبر این تیم و پژوهشگر رصدخانه کوت دازور، می‌گوید:
“جو این سیاره به گونه‌ای رفتار می‌کند که درک ما از نحوه عملکرد آب‌وهوا را به چالش می‌کشد—نه‌فقط روی زمین، بلکه روی تمام سیارات. انگار چیزی از دل داستان‌های علمی‌تخیلی است.”
دنیای افراطی: چالش‌ها و پیامدها
بسیاری از ویژگی‌های خارق‌العاده WASP-121 b ناشی از این است که یک “مشتری فوق‌العاده داغ” است—یک غول گازی با جرمی حدود ۱.۲ برابر مشتری. این سیاره آن‌قدر به ستاره خود نزدیک است که یک سال در آن فقط ۳۰ ساعت زمینی طول می‌کشد!
این نزدیکی باعث شده که WASP-121 b به‌صورت قفل جزر و مدی دربیاید، یعنی همیشه یک طرف آن رو به ستاره (نیم‌کره داغ) و طرف دیگرش رو به فضا (نیم‌کره سردتر) باشد.
در نیم‌کره داغ، فلزاتی مانند آهن و سایر عناصر تبخیر شده و توسط بادها به نیم‌کره شب منتقل می‌شوند، جایی که متراکم شده و به‌صورت باران فلزی سقوط می‌کنند.
پژوهشگران با بررسی دقیق جو این سیاره و ایجاد نقشه‌ای سه‌بعدی از آن، الگوهای بادهای مختلف را در لایه‌های گوناگون کشف کردند. آن‌ها همچنین یک جریان جتی عظیم را مشاهده کردند که نیمی از سیاره را در بر می‌گیرد.
این جریان جتی هنگام عبور از مرز بین نیم‌کره شب و روز، با سرعت زیاد جو بالایی سیاره را به‌شدت متلاطم می‌کند و به سمت نیم‌کره داغ حرکت می‌کند.
سیدل در این باره می‌گوید:
“چیزی که کشف کردیم حیرت‌آور بود: یک جریان جتی مواد را در امتداد استوای سیاره جابه‌جا می‌کند، در حالی که جریان دیگری در لایه‌های پایین‌تر، گاز را از نیم‌کره داغ به نیم‌کره سرد منتقل می‌کند. چنین اقلیمی تاکنون در هیچ سیاره‌ای دیده نشده است.”
“حتی قوی‌ترین طوفان‌های منظومه شمسی در مقایسه با این بادها آرام به نظر می‌رسند.”
چگونه این کشف ممکن شد؟
این نقشه‌برداری پیچیده از جو WASP-121 b با استفاده از ابزار ESPRESSO روی VLT امکان‌پذیر شد.
این ابزار نور چندین تلسکوپ را ترکیب کرده و قادر است جزئیاتی بسیار دقیق از جو سیارات را آشکار کند.
تیم پژوهشی، ESPRESSO را روی WASP-121 b تنظیم کرده و یک عبور کامل (ترانزیت) سیاره از مقابل ستاره‌اش را رصد کردند. این کار به آن‌ها اجازه داد تا ردپای شیمیایی عناصر مختلف را در لایه‌های گوناگون جو این مشتری داغ شناسایی کنند.
لئوناردو دوس سانتوس، عضو تیم تحقیقاتی از موسسه علوم تلسکوپ فضایی، می‌گوید:
“VLT به ما اجازه داد تا در یک مشاهده، سه لایه مختلف از جو این سیاره فراخورشیدی را بررسی کنیم.”
پژوهشگران با ردگیری حرکت آهن، سدیم و هیدروژن، الگوهای باد را در عمق‌های مختلف جو سیاره بررسی کردند.
دوس سانتوس اضافه می‌کند:
“چنین مشاهداتی انجام آن‌ها با تلسکوپ‌های فضایی بسیار دشوار است و اهمیت رصدهای زمینی از سیارات فراخورشیدی را نشان می‌دهد.”
یکی از شگفتی‌های این تحقیق، کشف تیتانیوم درست در زیر جریان جتی بود. مشاهدات قبلی از WASP-121 b هیچ نشانی از این عنصر نشان نمی‌داد، که احتمالاً به این دلیل است که تیتانیوم در اعماق جو این سیاره پنهان بوده است.
بیبیانا پرینوت، پژوهشگر دانشگاه لوند و نویسنده مقاله‌ای درباره کشف تیتانیوم، می‌گوید:
“واقعاً شگفت‌انگیز است که بتوانیم ترکیب شیمیایی و الگوهای آب‌وهوایی یک سیاره را در فاصله‌ای این‌قدر دور مطالعه کنیم.”
این کشف چندین نکته مهم را درباره شناخت ما از سیارات فراخورشیدی و جوهای آن‌ها نشان می‌دهد:
- پیچیدگی جوهای سیارات فراخورشیدی – WASP-121 b نمونه‌ای از سیارات فراخورشیدی با شرایط جوی بسیار متفاوت از آن چیزی است که در منظومه شمسی می‌شناسیم. کشف بادهای قدرتمند و باران فلزی نشان می‌دهد که پدیده‌های جوی در این سیارات می‌توانند کاملاً متفاوت و پیچیده‌تر از پیش‌بینی‌های ما باشند.
- اهمیت ابزارهای دقیق رصدی – استفاده از VLT و ESPRESSO نشان می‌دهد که فناوری‌های پیشرفته زمینی می‌توانند به اندازه مأموریت‌های فضایی در مطالعه سیارات دوردست مؤثر باشند. توانایی بررسی سه لایه مختلف جو در یک مشاهده، نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در ابزارهای رصدی است.
- چالش‌های جدید در مدل‌سازی آب‌وهوا – این کشف نشان می‌دهد که مدل‌های آب‌وهوایی که برای زمین و سیارات منظومه شمسی طراحی شده‌اند، ممکن است برای درک شرایط جوّی سیارات فراخورشیدی کافی نباشند. جریان‌های جتی که عناصر سنگین مانند آهن و تیتانیوم را جابه‌جا می‌کنند، نشان می‌دهد که باید دیدگاه خود را درباره تأثیر ترکیب شیمیایی جوها بر پویایی جوی گسترش دهیم.
- زمینه‌سازی برای مطالعات بیشتر – این پژوهش ثابت می‌کند که نقشه‌برداری دقیق از جو سیارات فراخورشیدی ممکن است. این یافته‌ها می‌توانند راه را برای مطالعات آینده درباره قابلیت زیست‌پذیری سیارات دیگر و حتی احتمال وجود حیات در خارج از زمین هموار کنند.
نتیجه کلی
این تحقیق مرزهای درک ما از جوهای فراخورشیدی را گسترش داده و نشان داده است که شرایط در این دنیاهای دوردست می‌تواند بسیار متفاوت، پویاتر و حتی شگفت‌انگیزتر از آنچه تصور می‌کردیم باشد. علاوه بر این، پیشرفت‌های فناوری به ما امکان می‌دهد تا با جزئیات بیشتری این سیارات را مطالعه کنیم، که می‌تواند در آینده به کشف سیاراتی با شرایط مساعد برای حیات منجر شود.
