اكتشف علماء الفلك غلافًا جويًا على أرض عملاقة قديمة بها محيط من الصهارة

اكتشف علماء الفلك في مؤسسة كارنيجي أدلة دامغة على وجود غلاف جوي على كوكب صخري خارج نظامنا الشمسي. يتم نشر النتائج في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

TOI-561 b هو أرض عملاقة قديمة تبلغ كتلتها حوالي ضعف كتلة الأرض، لكنها مختلفة تمامًا عن كوكبنا بسبب قربها الشديد من النجم. يدور الكوكب حول مسافة واحدة من أربعين مسافة عطارد من الشمس ويكمل ثورة في 10.56 ساعة. جانب واحد مضاء دائمًا، والآخر في الظلام الأبدي.

وقالت نيكول والاك، الباحثة في مؤسسة كارنيجي: “افترض علماء الفلك أن مثل هذا الكوكب الصغير والساخن لن يكون قادرًا على الحفاظ على غلاف جوي لفترة طويلة. تظهر ملاحظاتنا أن TOI-561 b محاط بطبقة كثيفة من الغاز، مما يدحض هذه الأفكار حول الكواكب ذات الفترة القصيرة جدًا”.

الظروف القاسية والبنية غير العادية

الكوكب أقل كثافة من الأرض، على الرغم من كتلته المشابهة.

وأوضحت المؤلفة الرئيسية للدراسة جوانا تيسكي: “إنه ليس عالمًا منتفخًا للغاية، لكن كثافته أقل مما هو متوقع بالنسبة لكوكب شبيه بالأرض”.

اقترح العلماء أن هذا قد يكون بسبب نواة حديدية صغيرة وغطاء سيليكات أخف.

يبلغ عمر النجم TOI-561 حوالي ضعف عمر الشمس وهو فقير بالحديد، مما يجعل الكوكب كائنًا فريدًا لدراسة تكوين العوالم القديمة.

وأشار تيسكي إلى أن “TOI-561 b تشكل في بيئة كيميائية مختلفة عن نظامنا الشمسي”. “هذه نافذة على المراحل الأولى من تطور الكواكب في الكون.”

تبريد الجو والسطح

ولدراسة الغلاف الجوي، استخدم الباحثون مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة من NIRSpec الموجود على تلسكوب JWST. وقاموا بقياس درجة حرارة الجانب النهاري للكوكب خلال الكسوف الثانوي. ولو كان السطح عبارة عن صخور عارية، لوصلت درجة الحرارة إلى 2700 درجة مئوية تقريبًا. درجة الحرارة الفعلية حوالي 3200 – 1800 درجة مئوية.

وأوضح المؤلف المشارك أنجالي بيت: “تنقل الرياح القوية الحرارة إلى الجانب الليلي، ويمتص بخار الماء وسحب السيليكات الضوء ويعكسه. وهذا يقلل من درجة الحرارة ويخلق تأثير التبريد الذي نراه”.

محيط الصهارة بمثابة منظم الحرارة

من المحتمل أن يكون TOI-561 b مغطى بمحيط من الصهارة يتفاعل مع الغلاف الجوي.

وقال تيم ليشتنبرغ من جامعة جرونينجن: “الغازات تترك الكوكب، لكن الصهارة تعيد بعضها مرة أخرى. الكوكب يشبه كرة الحمم البركانية الرطبة”.

وهذا يساعد الغلاف الجوي على البقاء مستقرًا على الرغم من الإشعاع القوي للنجم.

يمكن أن يتبخر السطح الناري المواد المتطايرة، والتي تتكثف بعد ذلك في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى دوران الغازات وتثبيت درجات الحرارة. مجتمعة، هذا يجعل TOI-561 b واحدًا من العوالم المتطرفة القليلة المعروفة ذات الغلاف الجوي الكثيف القريب من النجم.

الاستدامة طويلة المدى والأهمية العلمية

وقام الفريق بمراقبة الكوكب لمدة 37 ساعة متواصلة، مسجلا ما يقرب من أربع مدارات. ويجري الآن تحليل البيانات لرسم خريطة لدرجات الحرارة عبر السطح بأكمله وتوضيح التركيب الكيميائي للغلاف الجوي.

وقال تيسكي: “الشيء المثير للاهتمام هو أن هذه الملاحظات تثير أسئلة أكثر مما تجيب”.

إننا نرى عالمًا صمد على قيد الحياة لمليارات السنين واحتفظ بغلافه الجوي على الرغم من الظروف القاسية”.

ويظهر هذا الاكتشاف أن الكواكب الصخرية الصغيرة يمكن أن تحتفظ بغلاف جوي كثيف لمليارات السنين، حيث تلعب محيطات الصهارة دورا رئيسيا في هذه العملية. يصبح TOI-561 b جسمًا فريدًا لدراسة المراحل المبكرة من تكوين الكوكب، مما يوضح كيفية تفاعل الكيمياء والغلاف الجوي والصهارة لإنشاء عوالم متطرفة مستقرة.