وجد علماء الفلك في مؤسسة كارنيجي أدلة مقنعة على وجود غلاف جوي على كوكب صخري خارج نظامنا الشمسي. ونشرت النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية Letters.
TOI-561 b هو أرض عملاقة قديمة تبلغ كتلتها ضعف كتلة الأرض، لكنها مختلفة تمامًا عن كوكبنا بسبب قربها من النجم. يدور هذا الكوكب على مسافة 1/40 فقط من المسافة من عطارد إلى الشمس ويكمل دورة كاملة في 10.56 ساعة. جانب واحد مضاء دائمًا، بينما الجانب الآخر في الظلام الأبدي.
وقالت نيكول والاك، الباحثة في مؤسسة كارنيجي: “اعتقد 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 يستبعد أفكار الكواكب قصيرة للغاية”.
ظروف قاسية وهياكل غير عادية
الكوكب أقل كثافة من الأرض، على الرغم من أن له كتلة مماثلة.
توضح المؤلفة الرئيسية جوانا تيسكي: “هذا ليس عالمًا يعاني من التضخم المفرط، لكن كثافته أقل من المتوقع بالنسبة لكوكب شبيه بالأرض”.
ويعتقد العلماء أن هذا قد يكون بسبب النواة الحديدية الصغيرة وطلاء السيليكات الأخف.
ويبلغ عمر النجم TOI-561 ضعف عمر الشمس ويفتقر إلى الحديد، مما يجعل الكوكب مرشحًا فريدًا لدراسة تكوين العالم القديم.
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.”
التبريد الجوي والسطحي
ولدراسة الغلاف الجوي، استخدم الباحثون مقياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة NIRSpec الموجود على تلسكوب JWST. وقاموا بقياس درجة حرارة الجانب النهاري للكوكب خلال الكسوف الثانوي. ولو كان السطح عبارة عن صخور عارية، لبلغت درجة الحرارة ما يقرب من 2700 درجة مئوية. درجة الحرارة الفعلية حوالي 3200 – 1800 درجة مئوية.
يوضح المؤلف المشارك أنجالي بيت: “تنقل الرياح القوية الحرارة نحو الليل، ويمتص بخار الماء وسحب السيليكات الضوء ويعكسه. وهذا يقلل من درجات الحرارة ويخلق تأثير التبريد الذي نراه”.
يعمل 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: “الغاز يترك الكوكب لكن الصهارة تعيد بعضا منه. الكوكب يشبه كرة من الحمم البركانية الرطبة”.
وهذا يساعد الغلاف الجوي على البقاء مستقرًا على الرغم من الإشعاع الشديد للنجم.
يمكن لسطح النار أن يتبخر المواد المتطايرة، ثم يتكثف في الغلاف الجوي، ويدور الغاز ويثبت درجة الحرارة. مجتمعة، هذا يجعل TOI-561 b واحدًا من العوالم المتطرفة القليلة المعروفة ذات الغلاف الجوي الكثيف بالقرب من النجم.
الاستدامة طويلة المدى والأهمية العلمية
وقام الفريق بمراقبة الكوكب لمدة 37 ساعة متواصلة، مسجلا ما يقرب من أربع مدارات. ويجري حاليًا تحليل البيانات لرسم خريطة لدرجات الحرارة عبر السطح بأكمله وتوضيح التركيب الكيميائي للغلاف الجوي.
وقال تيسكي: “الأمر المثير للاهتمام هو أن هذه الملاحظات تثير أسئلة أكثر مما تجيب”. إننا نرى عالمًا موجودًا منذ مليارات السنين وقد احتفظ بغلافه الجوي على الرغم من الظروف القاسية.
يُظهر هذا الاكتشاف أن الكواكب الصخرية الصغيرة يمكنها الحفاظ على أجواء كثيفة لمليارات السنين، حيث تلعب محيطات الصهارة دورًا مهمًا في هذه العملية. يصبح TOI-561 b جسمًا فريدًا لدراسة المراحل الأولى من تكوين الكوكب، مما يوضح كيفية تفاعل الكيمياء والغلاف الجوي والصهارة لإنشاء عوالم متطرفة مستقرة.