احتمال وجود حیات در سیارات فراخورشیدی

سیارات فراخورشیدی با احتمال وجود حیات

در این مقاله نگاهی به سیارات فراخورشیدی می‌اندازیم که محتمل پشتیبانی از زندگی هستند و ویژگی‌ها و اندازه‌هایشان مورد بررسی قرار می‌گیرد.  از زمان کشف اولین سیاره‌ی فراخورشیدی تا آگوست ۲۰۲۳ ما ۵۵۰۲ سیاره فراخورشیدی در  ۴۰۹۶ سامانه  سیاره‌ای کشف کرده‌ایم و این مقدار هرماه و چه بسا هر روز افزایش می‌یابد.

تعریف منطقه‌ی گلدیلاکس یا زیست‌پذیر

منطقه‌ای که سیاره در چنان فاصله‌ی مناسبی از ستاره‌اش قرار گرفته که آب می‌تواند به شکل مایع وجود داشته باشد و شرایط لازم برای وجود حیات را داشته باشد.

انواع ستارگان

چون سیاره‌های فراخورشیدی به دور انواع گوناگونی از ستارگان در گردش هستند، شناخت مختصر دسته‌های ستارگان کمک زیادی در درک سامانه‌های فراخورشیدی به‌شمار می‌رود. ستارگان را از نظر طیفی به رده‌های O, B, A, F, G, K, M, R, N, S طبقه‌بندی می‌کنند. ترتیب تقسیم‌بندی از گرم‌ترین ستاره به سردترین است؛ یعنی رده O درخشان‌ترین و داغ‌ترین ستارگان و رده S کم‌نورترین و سردترین ستاره‌ها را شامل می‌شود. بر این اساس، خورشید که یک ستاره تقریبا میان‌سال است در رده G قرار دارد. ستارگان کوتوله سرخ در رده M قرار می‌گیرند.

سیاره‌هایی با شرایط پشتیبانی از زندگی

• Gliese 667Cc

براساس آزمایشگاه جت‌ پیش‌رانش ناسا، سیاره فراخورشیدیGliese 667Cc  بیست و دو سال نوری با زمین فاصله دارد و ۴.۵ برابر پرجرم‌تر از زمین هست.

این سیاره‌ی فراخورشیدی یک دور کامل به دور ستاره میزبانش را در ۲۸ روز تکمیل می‌کند و ستاره‌اش یک کوتوله سرخ بطور قابل توجهی خنک‌تر از خورشید هست بنابراین سیاره تصور می‌شود که در ناحیه زیست‌پذیر قرار گرفته است. هرچندGliese 667Cc که توسط رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی کشف شد،  ممکن است چنان نزدیک ستاره‌اش گردش کند که شراره‌های کوتوله سرخ سطحش را پخته باشند.

• Proxima Centauri b

پروکسیما سنتوری بی، یک سیاره‌ی فراخورشیدی ابر‌زمین هست که به دور یک کوتوله سرخ در گردش است. جرم این سیاره ۱.۰۷ برابر زمین و فاصله‌اش از ستاره میزبانش یک‌سوم فاصله زمین تا خورشید است. ۱۱ روز طول می‌کشد تا پروکسیما سنتوری بی، یک دور کامل در حول ستاره‌اش را طی کند. پروکسیما سنتوری بی، در منطقه‌ی سکونت‌پذیر ستاره‌ی پروکسیما سنتوری قرار دارد. این سیاره دو سوم انرژی دریافتی از ستاره‌اش را دریافت می‌کند. میزان دریافت تابش‌های اشعه‌ایکس و فرابنفش این سیاره بیشتر از زمین است و این خطری برای گازها و مایعات سیاره است چون ممکن هست از اتمسفر خارج بشوند و روانه فضا شوند‌.

• Kepler 186f

کپلر ۱۸۶ اف، اولین سیاره‌ی فراخورشیدی زمین‌مانندی بود که کشف شد و در منطقه‌ی سکونت‌پذیر(گلدیلاکس) سامانه‌‌اش قرار دارد. این سیاره توسط تلسکوپ فضایی کپلر کشف شد.

میانگین دمای این سیاره به ۱۸۸ درجه‌ی کلوین(۸۵- سلسیوس) می‌رسد. چرخش کپلر۱۸۶ اف به دور ستاره‌اش ۱۳۰ روز طول می‌کشد. همچنین باید به این نکته اشاره کرد که قرارگیری این سیاره در منطقه‌ی گلدیلاکس  لزوما به این معنا نیست که سیاره زیست‌پذیر هست، ویژگی‌های اتمسفری این سیاره هنوز ناشناخته است؛ ما هنوز نمی‌دانیم که این سیاره اصلا اتمسفر دارد یا خیر و همچنین ترکیب‌های احتمالی آن از چه‌چیزی هستند. همچنین نمی‌دانیم که این سیاره دارای میدان مغناطیسی یا فعالیت‌های آتشفشانی هست؟ این‌ها فاکتورهایی هستند که روی زیست‌پذیری و احتمال وجود حیات در کپلر ۱۸۶ اف تأثیر می‌گذارند.

• Kepler 22b

سیاره‌ی فراخورشیدی کپلر ۲۲ بی، اولین سیاره‌ای به‌شمار می‌رود که تلسکوپ فضایی کپلر در ناحیه‌ی زیست‌پذیر ستاره‌اش پیدا کرد. این سیاره ۲.۴ برابر بزرگتر از زمین هست و دمای میانگین سطحش به ۲۲ درجه‌ی سلسیوس می‌رسد. مدت زمان گردش به دور ستاره‌ی میزبان این سیاره ۲۹۰ روز است، کپلر ۲۲ بی به دور ستاره‌ی نوع G  که گروه ستاره‌هایی مثل خورشید ماست، چرخش می‌کند البته ستاره کپلر ۲۲ اندکی از خورشید کوچک‌تر و خنک‌تراست. این سیاره احتمال وجود حیات در خود را داراست و گزینه‌ی خوبی برای بررسی وجود حیات بیگانه به شمار می‌رود.

• Kepler 442 b

سیاره‌ی کپلر ۴۴۲ بی، یک سیاره‌ی فراخورشیدی ابر‌زمین ‌ به‌شمار می‌رود که دور ستاره‌ای از نوع k (ستاره‌هایی کم‌نورتر از خورشید و پرنورتر از کوتوله‌های سرخ) گردش می‌کند. جرم این سیاره ۲.۳۶ برابر زمین تخمین زده می‌شود و یک دور کامل به دور ستاره‌ی میزبانش ۱۱۲ روز هست، فاصله‌ی کپلر ۴۴۲ بی، در ۱۱۱۵ سال نوری از زمین قرار دارد و فاصله‌اش از ستاره‌‌ی خودش ۶۱ میلیون کیلومتر هست.

• HD 85512 b

این سیاره‌ی فراخورشیدی که نوعی ابر‌زمین به‌شمار می‌رود دور ستاره‌ی نوع k  می‌چرخد. جرم این سیاره ۳.۶ برابر زمین هست و ۵۸ روز طول می‌کشد تا یک دور کامل به حول ستاره‌اش داشته باشد. سیاره‌ی HD 85512 b  در فاصله‌ی ۳۸ سال نوری از زمین قرار گرفته است، دمای میانگین سطح این سیاره °۲۴ سلسیوس هست و سن آن ۵.۶ میلیارد سال است.

• Gliese 581 d

این سیاره که توسط تلسکوپ آژانس فضایی اروپا در شیلی کشف شده نوعی ابر‌زمین با جرمی حدود ۷ برابر زمین هست و پر منطقه‌ی سکونت‌پذیر سامانه‌ی چهار سیاره‌ای Gliese 581  قرار دارد. فاصله‌ی این سیاره از ستاره‌ی میزبانش یک سوم فاصله‌ی زمین تا خورشید یعنی ۳۲ میلیون کیلومتر است. سیاره‌ی گلیز ۵۸۱ دی، در فاصله‌ی ۲۰ سال نوری از ما فرار گرفته و به دور یک ستاره‌ی کوتوله سرخ گردش می‌کند. جرم این سیاره ۵.۶ برابر زمین است و گردش به دور ستاره‌اش ۶۶ روز طول می‌کشد.

• Kepler 62 f

سیاره‌ی کپلر ۶۲ اف، در فاصله‌ی ۱۲۰۰ سال نوری از زمین و در صورت فلکی شلیاق قرار دارد. گردش به دور این ستاره‌ی این سیاره ۲۶۷ روز هست و ۴۰ درصد از زمین بزرگ‌تر است. کپلر ۶۲ اف، در سامانه‌ی پنج سیاره‌ای قرار پارد و ۷ میلیارد سال قدمت پارد. با اینکه اندازه سیاره معلوم تست اما جرم و ترکیبات آن هنوز نامشخص هستند اما احتمال می‌رود این سیاره که در منطقه‌ی سکونت‌پذیر قرار دارد پوشیده از اقیانوسی از آب باشد اما چون دمای میانگین سطحش منفی ۶۵ درجه‌ی سانتیگراد هست احتمال یخ‌زدن این اقیانوس هم مطرح هست، به هرحال مشاهدات و رصدهای بیشتری برای پاسخ به این پرسش‌ها مورد نیاز است.

• Toi-733 b

سیاره‌ی TOI-733b  که به تازگی کشف شده، دو برابر زمین اندازه دارد و با اقیانوس ها پوشیده شده است. تلسکوپ تس ناسا در فاصله 245 سال نوری از ما این سیاره‌ی فراخورشیدی را کشف کرده است. این سیاره، تنها در 4.9 روز به دور ستاره ی خود که مشابه خورشید ما است می چرخد. اندازهTOI-733b در محدوده ای منحصر به فرد قرار می گیرد و تقریبا دو برابر زمین است و اتمسفر متراکم آن نشان می دهد که ممکن است کاملاً در آب پوشیده شده باشد. این سیاره‌ی ابر‌زمین ۵ برابر زمین جرم دارد در فاصله‌ی ۹ میلیون کیلومتری از ستاره‌اش قرار دارد.

سامانه‌ی تراپیست-۱ (Trappist-1)

سامانه تراپیست ۱، دارای هفت سیاره به اندازه زمین است که سه تای آن‌ها در منطقه‌ی زیست‌پذیر قرار دارند جایی که دمای مناسبی برای وجود آب مایع در سطح وجود دارد. این سامانه در ۴۰ سال نوری از ما قرار گرفته است.

Trappist-1 e

این سیاره‌ی خاکی که در منطقه‌ی گلدیلاکس سامانه‌ی تراپیست-۱ قرار دارد، ۰.۷ جرم زمین را داراست و ۶ روز برتی یک دور کامل به دور ستاره‌اش طول می‌کشد و نیز در ۴.۵ میلیون کیلومتری ازستاره میزبانش قرار گرفته است.

Trappist-1 f

این ابر‌زمین ۹ روز چرخش به دور ستاره‌اش طول می‌کشد و دمای میانگین آن منفی ۵۵ درجه‌ی سلسیوس است و ۵.۷ میلیون کیلومتر از ستاره تراپیست-۱ فاصله دارد.

Trappist-1 g

ابر‌زمین دیگر سامانه‌ی تراپیست-۱ جرمی معادل با ۱.۳ برابر زمین دارد و ۱۲ روز دور کامل به حول ستاره‌اش طول می‌کشد و نیز ۷ میلیون کیلومتر از ستاره‌ی میزبانش فاصله دارد.

هر سه ی این سیاره‌ها برای احتمال وجود حیات، گزینه‌های مدنظر دانشمندان هستند و با به میدان آمدن تلسکوپ‌هایی مثل جیمزوب امید آن می‌رود که ویژگی‌های بیشتری از این سیاره‌های سامانه‌ی تراپیست-۱ آشکار شود.

سخن پایانی

در جستجوی حیات بر روی دیگر سیارات، چه عوامل مهمی وجود دارند که شواهدی از حیات را نشان ‌می‌دهند و یا برای چه نشانه‌هایی از حیات قابلیت جستجو داریم؟

در سامانه‌ی خورشیدی‌مان، می‌توانیم نتیجه بگیریم که رصد فضا، هیچ نشانه‌ای از حیات فرازمینی را نشان نمی‌دهد. متأسفانه(یا شاید خوشبختانه؟) کانال‌های مریخی بی‌شماری که توسط پرسیوال لوئل رصد شدند، گمراه کننده و غیرواقعی بودند و انتظار حمله‌ای از آن سمت را نخواهیم داشت. احتمال پیدا کردن حیات در سامانه‌ی خورشیدی خودمان منتفی نشده است و حداقل انتظار پیدا کردن حیات اولیه یا باقی‌مانده‌هایی از آن‌ها را می‌توان داشت. ولی برای فهمیدن حقیقت، باید به تحقیق درباره‌ی ماده در فاصله‌ای نزدیک بپردازیم. اگرچه دیدن سیارات در سامانه‌های ستاره‌ای دیگر از نزدیک تا آینده‌ای دور میسر نخواهد شد. در عوض آیا سیاره‌ی فراخورشیدی‌ای وجود دارد که بتوان آن را با جزئیات بالایی دید و وجود حیات در آن را تشخیص داد؟

تحقیقات راجع به سیارات فراخورشیدی را می‌توان به سه مرحله تقسیم کرد. اولین مرحله که با ثابت کردن وجود سیارات فراخورشیدی سروکار داشت کامل و تمام شده است. دومین قسمت، کشف موفقیت‌آمیز سیارات فراخورشیدی بیشتر است که الان با تلاش‌های زیاد در دست انجام است و سومین مرحله، توصیف سیارات فراخورشیدی است که به تازگی شروع شده است.

برای این منظور بزرگترین تلسکوپ‌های فضایی و زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین طرح‌هایی برای کاوشگران پیشرفته‌ی فضایی وجود دارد که مخصوص مطالعات آینده‌ی سیارات کشف‌شده‌ی جدید هستند.هرچند جیمزوب جرقه‌ی این انقلاب در دانش ستاره‌شناسی را زده است ودر دهه سوم قرن بیست‌ویکم منتظر کشف سیارات فراخورشیدی زیست‌پذیر بیشتری خواهیم بود.

نویسنده: مهران عظیمی

منابع:

1. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8830/toi-733-b/
2. content://com.android.chrome.FileProvider/offline-cache/a87aa20f-a1d2-4605-8e39-14ba7e6eb5e5.mhtml
3. content://com.android.chrome.FileProvider/offline-cache/02db664b-6336-484e-9a10-b788ab683c7b.mhtml
4. content://com.android.chrome.FileProvider/offline-cache/6730b955-5836-411b-bb08-fabbd95eca67.mhtml
5. https://exoplanets.nasa.gov/resources/174/gliese-581/
6. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/4906/kepler-442-b/
7. https://www.space.com/24128-kepler-22b.html
8. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Kepler-186f
9. https://www.jameswebbdiscovery.com/exoplanets/kepler-186f-an-exoplanet-worth-exploring-with-the-james-webb-telescope
10. https://science.howstuffworks.com/planet-kepler-186f.htm
11. https://www.ice.csic.es/personal/iribas/Proxima_b/index.html