هل سيكون تلسكوب Webb قادرًا على اكتشاف علامات الحياة في الكواكب الخارجية القريبة؟

مفهوم الفنان لتلسكوب James Webb Space Telescope لأنه سيظهر بمجرد إطلاقه في مدار حول الأرض في عام 2021. هل تريد أن ترى كيف يبدو التلسكوب الفعلي الآن؟ انظر أسفل هذا المنصب. الصورة عبر نورثروب جرومان / JWST.

على بعد 39 سنة ضوئية فقط من الأرض - في الجوار مباشرة ، من الناحية الكونية - هناك نظام شمسي يحتوي على سبعة كواكب صخرية بحجم الأرض. يسمى النظام TRAPPIST-1. جميع كواكبها السبعة مثيرة للاهتمام ، وثلاثة منها تدور في المنطقة الصالحة لنجمها ، حيث يمكن أن تسمح درجات الحرارة بوجود الماء السائل عليها.

كانت هذه العوالم موضوع الكثير من الدراسة في السنوات القليلة الماضية ، ولكن هناك حدود لما يمكن أن تعرفه التلسكوبات الحالية أكثر عنها. والأكثر من ذلك ، كان هناك نقاش حول ما إذا كان من المقرر أن يطلق جيمس جيمس ويب سبيس تلسكوب - خليفة هابل ، المقرر إطلاقه في مارس من عام 2021 - قوة كافية للكشف عن علامات الحياة على مسافة هذه الكواكب ذات الحجم الأرضي ، إذا كانت هناك بالفعل علامات على الحياة. هناك. ولكن الآن ، تقول دراسة جديدة ، نعم ، سوف يكون Webb قادراً على تحليل أجواءهم من أجل البيوجينات الحيوية. ما هو أكثر من ذلك ، تقول الدراسة ، يمكن إجراء هذا التحليل في غضون عام واحد فقط ، على الرغم من أن السحب في أجواء الكواكب قد تشكل مشكلة.

نُشرت الورقة الجديدة لأول مرة في 21 يونيو 2019 في المجلة الفلكية ، وقاد الدراسة جاكوب لوستيج ييجر ، طالب علم الفلك في جامعة واشنطن.

وفقًا لوستيج ييجر:

تم بناء تلسكوب Webb ، ولدينا فكرة عن كيفية عمله. استخدمنا النمذجة الحاسوبية لتحديد أنجع طريقة لاستخدام التلسكوب للإجابة على السؤال الأساسي الذي سنطرحه ، وهو: هل توجد أجواء حتى على هذه الكواكب أم لا؟

مفهوم الفنان للكواكب الخارجية السبعة بحجم الأرض في نظام الكواكب TRAPPIST-1. الصورة عبر R. Hurt / T. بايل / NASA / JPL-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / WOSU.

جميع الكواكب السبعة المعروفة في نظام TRAPPIST-1 هي صخرية ، ولها نفس حجم الأرض. كلها تدور بالقرب من نجمها ، لكن بما أن النجم قزم أحمر وبرودة أكثر من الشمس ، فهذا يعني أن ثلاثة من الكواكب لا تزال في المنطقة الصالحة للنجم ، حيث درجات الحرارة يمكن أن تجعل الماء السائل ممكنًا ، اعتمادًا على عوامل أخرى مثل نوع الغلاف الجوي. من المتوقع أن تحتوي معظم الكواكب أو جميعها على أجواء ، لكن هذا غير معروف حتى الآن. سيتمكن تلسكوب Webb من تأكيد ذلك الجو وتحليله بحثًا عن البيوجينات الحيوية المحتملة أو الغازات مثل الأكسجين أو الميثان التي يمكن أن تشير إلى الحياة على السطوح. وفقًا لوستيج ييجر:

هناك سؤال كبير في هذا المجال في الوقت الحالي حول ما إذا كان لهذه الكواكب أجواء ، خاصة الكواكب الأعمق. بمجرد التأكد من وجود أجواء ، فما الذي يمكن أن نتعلمه عن الغلاف الجوي لكل كوكب ، والجزيئات التي تتكون منه؟

تشير الدراسة إلى أن تلسكوب Webb يجب أن يكون قادرًا على اكتشاف وتحليل أي أجواء بسرعة إلى حد ما ، في غضون عام أو نحو ذلك. نظرًا لأن الكواكب جميعها قريبة من نجمها ، فإن هذا يعني أن أوقات عبورها - الوقت الذي يستغرقه كوكب لعبور أمام نجمه من وجهة نظرنا - قصيرة نسبيًا. يجب أن يكون Webb قادراً على تأكيد الأجواء (أو لا) في 10 عبور أو أقل.

مفهوم الفنان عن TRAPPIST-1e ، الذي يعتقد العلماء أن لديه أفضل فرصة لوجود جو صالح للسكن والمحيط مثل الأرض. الصورة عبر NOAA / معكوس.

هذا يعتمد أيضًا على ما إذا كانت تلك الأجواء لها غيوم. إذا كان للكوكب جو غائم كثيف مثل كوكب الزهرة ، فقد يستغرق الأمر ما يصل إلى 30 عبورًا لتأكيده. وقال لوستيج ييجر: "لا يزال بإمكان تليسكوب ويب القيام بذلك ، سيستغرق الأمر وقتًا أطول".

لكن هذا لا يزال هدفًا قابلاً للتحقيق. وهذا يعني أنه حتى في حالة السحب الواقعية على ارتفاعات عالية ، سيظل تلسكوب James Webb قادرًا على اكتشاف وجود الأجواء ، وهو ما لم يكن ورقتنا معروفًا قبل ذلك.

تعد قدرة James Webb Space Telescope على اكتشاف أجواء الكواكب الصخرية الصغيرة مثيرة ، نظرًا لأن التلسكوبات الأخرى لم تتمكن بعد. إنه أسهل بكثير مع كواكب الغاز العملاقة مثل كوكب المشتري ، لكنه صعب مع الكواكب الصغيرة عندما تكون بعيدة جدًا.

والاحتمال الآخر هو أن Webb سيجد دليلاً على أن الكواكب فقدت الماء عندما كان النظام أصغر سناً وكان النجم أكثر سخونة. في مثل هذه الحالات ، يمكن أن يحتوي الغلاف الجوي على الأكسجين اللاأحيائي - الذي لا ينتج عن الحياة - والذي قد يكون إشارة إيجابية خاطئة لعلم الأحياء النشط. سيحتاج العلماء إلى تحديد ما إذا كان الأكسجين حيويًا أم غير حيوي.

مفهوم الفنان لسطح TRAPPIST-1f. الصورة عبر معكوس.

يقول علماء الفلك إن تلسكوب James Webb Space سيكون ذا قيمة عالية لدراسة الكواكب الصخرية مثل الأرض ، ويتم اكتشاف الكثير من هذه العوالم الصخرية طوال الوقت في الفضاء الشاسع لمجرة درب التبانة. تشير التقديرات إلى وجود مليارات من هذه العوالم في مجرتنا وحدها ، وقد يقدم Webb أول دليل دامغ على حياة أحدهم (أو أكثر). حتى لو لم يحدث ذلك ، فإنه سيساعد على إحداث ثورة في فهمنا لهذه الكواكب. كما لاحظ طالب الدكتوراه في علم الفلك أندرو لينكوفسكي:

من خلال إجراء هذه الدراسة ، نظرنا إلى: ما هي أفضل السيناريوهات الخاصة بـ James Webb Space Telescope؟ ماذا ستكون قادرة على القيام به؟ لأنه سيكون هناك بالتأكيد المزيد من الكواكب بحجم الأرض التي تم العثور عليها قبل إطلاقها في عام 2021.

نظام الكواكب TRAPPIST-1 فريد من نوعه بين الأنظمة المعروفة حتى الآن ، مع سبعة كواكب خارجية كوكبية بحجم الأرض. هل يمكن لأي منهم أن يعيش حياة؟ إنهم مرشحون مثاليون لمزيد من الدراسة بواسطة Webb ، والتي قد تكون قادرة على المساعدة في الإجابة على هذا السؤال المثير للاهتمام في المستقبل القريب نسبياً. كما أضاف Lustig-Yaeger:

من الصعب تصور نظريا لنظام كوكبي يناسب جيمس ويب بشكل أفضل من TRAPPIST-1.

في 28 أغسطس 2019 ، أعلنت ناسا أن نصفين من تلسكوب جيمس ويب الفضائي قد تم توصيلهما بنجاح الآن. يتم تجميع التلسكوب في منشآت نورثروب غرومان في ريدوندو بيتش ، كاليفورنيا. قراءة المزيد.

خلاصة القول: لأول مرة ، سيتمكن العلماء من دراسة أجواء الكواكب الخارجية السبعة في حجم الأرض في نظام TRAPPIST-1 ، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، خليفة هابل ، المقرر إطلاقه في عام 2021.

المصدر: قابلية اكتشاف وتوصيف أجواء الكواكب الخارجية لـ TRAPPIST-1 باستخدام JWST

عبر UW الأخبار