1396/06/06

زیست پذیری سیارات فراخورشیدی

رضا ماه منظر ، خبرنگار نشریه نجومی الکترونیکی "کافه استرو" مصاحبه ای را با دکتر نادر حقیقی پور از رصد خانه هاوایی امریکا درباره زیست‌پذیری برخی سیارات احتمالی کاندید حیات از جمله منظومه تازه کشف شده TRAPPIST-1 داشته است که در ادامه پس از بیان مقدمه‌ای کوتاه درباره این منظومه خواهید خواند.
 زیست پذیری سیارات فراخورشیدی

 رضا ماه منظر ، خبرنگار نشریه نجومی الکترونیکی "کافه استرو" مصاحبه ای را با دکتر نادر حقیقی پور از رصد خانه هاوایی امریکا درباره زیست‌پذیری برخی سیارات احتمالی کاندید حیات از جمله منظومه تازه کشف شده TRAPPIST-1 داشته است که در ادامه پس از بیان مقدمه‌ای کوتاه درباره این منظومه خواهید خواند.

دانشمندان سیاره‌شناس ناسا در تاریخ 22 فوریه سال جاری میلادی موفق به کشف 7 سیاره‌ی زمین مانند پیرامون ستاره‌ی "TRAPPIST-1" در فاصله‌ی کمتر از 40 سال نوری در صورت فلکی حوت شده‌اند و در ابتدا گمان می‌کردند سیاره‌ای از این مجموعه، پیش نیاز‌های لازم جهت پشتیبانی از حیات را دارا می‌باشند. اما داستان این اکتشاف علمی همچون بسیاری دیگر از اکتشافات با فراز و نشیب های خاص خود همراه بود...
ستاره ی تراپیست 1 از دسته ی ستارگان کم جرم است و کمربند حیات آن در فاصله بنسبت نزدیکتری نسبت به خورشید قرار گرفته. محاسبات نشان می دهد که کمربند حیات این ستاره و ستارگان مشابه TRAPPIST 1  معادل 07/0 تا 15/0 واحد نجومی است. یعنی چیزی در حدود دو و نیم برابر فاصله‌ی زمین تا ماه! اما دانشمندان در ابتدا موفق به کشف 3 سیاره زمین مانند در این محدوده شدند و این موضوع در عین خاص بودن بسیار شور انگیز به نظر می آمد.

زیست پذیری سیارات فراخورشیدی
مقایسه‌ی سیارات منظومه‌ی TRAPPIST-1   با منظومه شمسی

با این حال در همان ابتدای این کشف زمزه هایی از مشکلات خاصی که این منظومه با آنها دست به گریبان بود به گوش می رسید.
سیارت مذکور نیز به روش گذر ثبت شده‌اند و به ترتیب با نام‌های b  , c , d , e  , f , g وh نام گذاری شده‌اند. مطالعات اولیه در رابطه با طیف جذبی اتمسفر این سیارات، احتمال وجود اقیانوس آب مایع  و به دنبال آن زیست پذیری در سیارت e و g وf و احتمالا d  را نشان می‌داد. اما یک ماه بعد "اریک وُلف" از آزمایشگاه جوی و فیزیک فضا" در دانشگاه کلرادو به نتایج مایوس کننده‌ای از از دو سیاره g  وf دست یافت.
در این شبیه سازی تمامی سیارات در ابتدا دارای اقیانوس آب مایع و اتمسفر سرشار از گاز‌هایی همچون نیتروژن، دی‌اکسید‌کربن و بخار آب است. اما پس از گذشت مدتی سه سیاره‌ی داخلی b,c,d دچار گرمایش بسیار زیاد بر اثر تجمع گاز‌های گلخانه‌ای در اتمسفرشان شدند. سه سیاره‌ی خارجی این منظومه که با نام‌های f,g وh شناخته می‌شدند نیز دچار سرمای بسیار زیاد شدند. به طوری که تمام سطح آنها با لایه‌های یخی پوشیده شد. اما سیاره‌ی e همچنان توانائی جاری نمودن آب مایع را در سطح خود داشت. به گفته‌ی اریک وُلف بسته به اینکه چه مقدار گاز نیتروژن و چه مقدار آب مایع در این سیاره وجود داشته باشد، ممکن است شرایط دمایی نزدیک به شرایط کنونی سطح زمین در این سیاره برقرار باشد.
اما داستان زیست پذیری این منظومه در اینجا به پایان نمی‌رسد. شبیه‌سازی‌ها نشان‌داده است که کمربند حیات این دسته از ستارگان بسیار نزدیک به سطح ستاره است و در این فاصله‌ی کم با وجود دمای دریافتی مناسب، میزان تششعات UV و X به طور مرگباری زیاد هستند. در این حالت بسیاری از ملکول های پیش ساز زیستی دچار واکنش های شیمیایی شده و ممکن است نتوانند از حیات پشتیبانی کنند.
  علاوه بر آن در این فاصله پدیده‌ی به نام " قفل جذر و مدی" روی می‌دهد. قفل جذر و مدی به این معناست که گردش وضعی (گردش به دور خود) دقیقا برابر با گردش انتقالی ( گردش به دور ستاره) خواهد بود که نتیجه‌ی آن مشابه حرکت وضعی ماه به دور زمین است. به بیان ساده‌تر همیشه یک سمت سیاره رو به سمت ستاره خواهد بود و دما در این سمت، صدها درجه افزایش خواهد یافت. اما در سمت دیگر همیشه شب است و دما به قدری پائین خواهد آمد که دی‌اکسید کربن نیز منجمد می‌شود. نتیجه این فرایند حرکت شدید جو از سمت گرم به سمت سرد و چگالش ( منجمد شدن آن شبیه دانه های برف) در سمت دیگر است. بنا بر این به مرور جو سیاره خالی و تهی از گار می گردد.
این منظومه علی رغم وضعیت نا امید کننده ای که دانشمندان بعده ها به آن دست یافتند، هنوز هم خالی از شگفتی نیست.
به گفته ی دان ماتایو ( اختر فیزیکدان و سیاره شناس): زمانی که دانشمندان تلاش کردند تا منظومه را شبیه سازی کنند سیارات پس از مدتی کوتاه شروع به برخورد کردند ( یعنی در حدود یک میلیون سال بعد). او و همکارانش از دانشگاه "ترنتو اسکاربورو" توضیحی برای سالم ماندن این منظومه ارایه کردند.
تامایو می گوید: در  TRAPPIST 1  به زاء هر دور گردش خارجی ترین سیاره به دور ستاره سیاره بعدی 3 دور، سیاره بعدی 4 ، 9 ، 15 و 24 دور گردش می کنند. به این مدل گردش زنجیره تشدید می گویند و این طولانی ترین و بزرگ مقیاس ترین زنجیره ی تشدیدی است که تا کنون در یک منظومه کشف شده. چیزی که این منظومه کوچک و متراکم را خاص می کند، دوام و پایداری مدار سیارات آن در عین نزدیکی و جرم نسبتا زیاد سیارات آن است.
با همین مقدمه شما را به مصاحبه ای که با جناب آقای دکتر نادر حقیقی پور از رصد خانه هاوایی امریکا تهیه شده جلب می کنیم. در این مصاحبه مروری کلی بر زیست پذیری برخی از سیارات احتمالی کاندید حیات، خواهیم داشت.


۱- جایزه بنیاد آلمانی " الکساندر فومن هومبلت" در چه رابطه ای به شما تعلق گرفت؟
من توسط همکار آلمانی ام برای این جایزه در راستای همکاری در زمینه سیاراتی که در سیستم های دو ستاره ای  فعالیت می کنند، کاندید شدم. من بیش از ۲۰ سال شکل گیری، تکامل و امکان سکونت در منظومه ها را مطالعه کردم. همکاری من به گونه ای بوده که سهم من در این زمینه تحقیقاتی مشخص است.

۲- به اختصار تعریف کمربند حیات از نظر شما چیست و در کل به جز نور ستاره وابسته به چه عوامل دیگری است؟
به طور معمول  منطقه قابل سکونت ناحیه ای در اطراف ستاره است که تابش دریافتی از ستاره مرکزی در سیاره ای سنگی مشابه زمین، با همان ساختار جوی و ترکیبات زمین شناسی، به حفظ آب مایع در سطح و جو سیاره کمک کند. این یک تعریف بسیار عمومی است. با این حال در تعریف دقیق نیاز است تا مدار و ژئودینامیک زمین را نیز در نظر بگیریم. در تعریف دقیق تر، منطقه قابل سکونت ناحیه ای در اطراف ستاره است که سیاره ای سنگی با جرم، اندازه، ترکیبات شیمیایی، ساختار جو و ژئودینامیک مشابه زمین، همان میزان تابش را از ستاره میزبانش دریافت می کند که زمین از خورشید می گیرد. و سیاره می تواند این تابش را در سطح خود به دمایی تبدیل کند که آب جاری در سطح و جو سیاره به طور دائم وجود داشته باشد.

۳- تا به حال چند سیاره فراخورشیدی با توان زیست پذیری احتمالی بالا کشف شده؟
حدود ۲۵ عدد.
ما حدود ۳ تا ۴ سیاره را با روش سرعت شعاعی کشف کردیم و در سال گذشته حدود ۲۰ سیاره در منطقه قابل سکونت ستاره که توسط تلسکوپ کپلر کشف شده بود را معرفی کردیم.  
www.ifa.hawaii.edu/info/press-releases/kepler_hzcatalo
خوانندگان شما می توان اطلاعات بیشتری را از مرجع اینترنتی بالا بدست آورند.

4-  لطفا در حد چند جمله به ما بگوئید چقدر اکتشاف جدید ناسا از منظومه   TRAPPIST-1متفاوت از اکتشافات پیشین است؟
این سیاره باتکنیکی شناخته شده کشف شد. این کشف سر و صدای زیادی به پا کرد زیرا کوچکترین سیاره کشف شده در منطقه قابل سکونت بود. با این حال به علت فعالیت زیاد ستاره مرکزی( تابش فراوان پرتو)، نمی تواند قابل سکونت باشد. جو این سیاره به شدت توسط اشعه ایکس و دیگر تابش های خطرناک ستاره مرکزی بمباران می شد و این موضوع نگهداشتن جو توسط سیاره را سخت می کرد. عدم وجود جو به این معنی است که اگر همان شدت تابش از ستاره مرکزی به سطح سیاره برسد، آن را کاملا غیر قابل سکونت می کند.  

۵- می دانیم که حیات بسیار سازگار پذیر است.  به طور کلی دانشمندان چقدر به ایجاد حیات در محیط های متفاوتر تر نسبت به زمین امیدوار هستند و در شبیه سازی ها اعمال می کنند؟ این موضوع در معیارهای زیست پذیری سیارات فراخورشیدی چقدر تاثیر دارد؟
این بسیار مهم است که یادآوری کنیم حیات زمینی تنها نوع حیات است که می شناسیم. و به همین علت حیات زمینی تنها نوع حیات است که می توانیم شناسایی کنیم. اگر هر نوع دیگر از حیات وجود داشته باشد، ما نمی دانیم و نمی توانیم آن را شناسایی کنیم.
موضوع مهم دیگر این است که به علت عدم آگاهی ما از سیاره قابل سکونت دیگر، ما فرض می کنیم که سیاره ای مشابه زمین در منطقه قابل سکونت ستاره ای مشابه خورشید وجود دارد، ممکن است مسیر تکامل حیات در آن مشابه حیات زمینی باشد. اینکه آیا این اتفاق افتاده است، به هیچ وجه تضمین نمی شود. اما در حال حاضر تنها راه پیشرفت ما این است که فرضیات و پیشرفت مدل خود را بر این اساس قرار دهیم.  
بنابراین ما فرض می کنیم که یک سیاره با جرمی کمتر از ۳.۵ تا ۴ برابر جرم زمین، احتمالا شبیه زمین است و با استفاده از مدل های سکونت پذیری می توان امکان حیات در چنین سیاره ای را بررسی کرد.

۶- ایران در زمینه تحلیل داده های فراخورشیدی چه جایگاهی دارد و می تواند در آینده داشته باشد؟
متاسفم که باید بگویم در حال حاضر ایران در زمینه سیارات فراخورشیدی و اخترزیست شناسی فعال نیست. اینکه در آینده چه اتفاقی بیوفتد کاملا به این موضوع بستگی دارد که سرمایه گذاری جامعه علمی در آینده در این منطقه چگونه باشد. در حال حاضر این سرمایه گذاری به اندازه ای نیست که به رشد علم سیارات فراخورشیدی و اخترزیست شناسی در ایران کمک کند.

۷- جایگاه علم اخترزیست شناسی را در آینده ی بشریت را چگونه می بینید؟
در بیست سال گذشته اخترزیست شناسی به جامعه علمی اثبات کرده است که می تواند در گرد آوری تحقیقات در زمینه های مختلف در کنار هم کمک کند. در دنیای امروز برای پاسخ به سوالات در زمینه درک منشا حیات و امکان وجود حیات در جایی دیگر، نیاز به همکاری رشته های مختلف با یکدیگر است. به این ترتیب، اخترزیست شناسی هر روز مهم تر می شود و جایگاه عمیق تری در جامعه علمی خواهد داشت.

نجوم | کاوش‌های فضایی |

نظر شما
اخبار مرتبط

ابزار جدید اخترشناسان برای رصد سیاره های فراخورشیدی در شیلی آغاز به کار کرد

1396/05/02
جامعه اخترشناسی به تازگی ابزار جدیدی را برای جستجوی جهان های دوردست فعال ساخته تا سیاره های زیست پذیر را رصد کند. این سیستم که به تازگی در شیلی آغاز به کار نموده، متعلق به رصدخانه جنوبی...

پربازدیدکننده ترین خبر

اندازه‌گیری ماهواره‌ای اقیانوس‌ها

زندگي بر روي خشكي در یک‌لایه باريك وجود دارد. لايه از چند پا (چند متر) زير سطح خاك شروع می‌شود و به نوك درختان ختم می‌شود. اما در اقيانوس زندگي در همه‌جا يافت می‌شود. از عمق خيلي زياد تا سطح اقيانوس. عمیق‌ترین بخش اقيانوس بيش از هفت مايل (تقريباً 11 كيلومتر) است. اقیانوس‌ها نسبت به خشكي يا هوا حيات بيشتري در خود دارند. با توجه به این مسئله که اقیانوس‌ها زندگی ما بر روی زمین را تحت تسلط داشته و آب‌وهوا را کنترل می‌کنند ، محققان در نظر دارند از طریق اطلاعات دریافت شده از ماهواره ، تغییرات اقیانوسی را به‌طور مداوم تحت نظارت و بررسی قرار دهند .