با تمامی سیارات فراخورشیدی زیست پذیر در کهکشان راه شیری آشنا شوید

هر روزه به تعداد سیارات فراخورشیدی اضافه می‌شود. می‌خواهیم در این مقاله با پنج مورد از سیارات فراخورشیدی زیست پذیر که احتمال وجود حیات را دارند آشنا شویم.

این روزها، کشف سیارات فراخورشیدی دیگر عجیب نیست. اما تا پیش از سال 1995، دانشمندان نمی‌دانستند که اطراف دیگر ستاره‌های رشته اصلی غیر از خورشید، سیاراتی وجود دارند. اکنون، با توجه به کشفیات بی‌شماری که از سیارات فراخورشیدی انجام گرفته و با توجه به داده‌های آماری، می‌توان گفت که تقریبا تمامی ستارگان کهکشان ما، دارای سیاره هستند. حداقل یک سیاره و در بسیاری موارد نیز چندین سیاره می‌توانند داشته باشند.

باید از ماموریت‌هایی چون تلسکوپ کپلر سپاسگزار بود. چرا که به لطف آنها، اکنون تعداد 3400 سیاره فراخورشیدی تاییدشده و 5400 کاندید دیگر وجود دارد. بسیاری از این سیارات، همانند مشتری و زحل هستند. برخی مشابه نپتون بوده و با یخ پوشیده شده‌اند. اما تعدادی نیز همانند کره خاکی ما، زمین‌مانند هستند.

از میان تمامی این 3400 سیاره، 15 مورد از آنها در کمربند حیات ستاره خود قرار گرفته‌اند. از بین این 15 مورد نیز، 5 مورد از آنها برای ستاره‌شناس، Jeff Coughlin از موسسه ستی (SETI) جالب‌توجه‌اند. وی می‌گوید:

ویژگی‌هایی که یک سیاره را زیست‌پذیر می‌کند، بستگی زیادی به پارامترهای اصلی سیاره و ستاره دارد. پارامترهایی چون اندازه سیاره و فاصله آن از ستاره‌اش و همچنین نوع ستاره میزبان از جمله موارد تعیین‌کننده هستند. با این حال باید توجه داشت که ذهنیت ما از سیارات زیست پذیر عمدتا با آنچه دانشمندان آن را تعریف می‌کنند، تفاوت دارد.

یک برداشت عام می‌تواند این باشد که در سیارات فراخورشیدی زیست پذیر شرایطی بسیار مشابه زمین وجود دارد. موجودات فرازمینی با سفینه‌های خود در حرکتند، آب و جوی مشابه زمین وجود دارد، گرانش سیاره خیلی زیاد نیست که مشکلی برای ما ایجاد کند و دما نیز بسیار ملایم و نه بسیار سرد و گرم است.

اما دیدگاه ستاره‌شناسان از سیارات زیست پذیر مبتنی بر دو مورد اصلی است: یکی اینکه آیا سیاره سطحی خاکی دارد. دیگر اینکه آیا آب مایع می‌تواند در صورت وجود، بر سطح آن جاری شود. سیاره نباید گازی باشد تا همانند مشتری، نتوان بر روی سطح آن ایستاد. آب نیز مهمترین عنصر برای به وجود آمدن حیات، از نوعی که می‌شناسیم است. این دو شرط زیست پذیر بودن یک سیاره را تعیین می‌کنند.

با دانستن این دو مورد، اکنون به سراغ زیست‌پذیرترین سیاراتی که تا به حال کشف شده‌اند می‌رویم.

Kepler 186-f

اولین کاندید از لیست سیارات فراخورشیدی زیست پذیر ، سیاره کپلر 186-f است. این سیاره چند سال پیش توسط تلسکوپ کپلر کشف شد. کپلر 186f از این جهت که اولین سیاره در اندازه زمین بود، بسیار حائز اهمیت است. به علاوه درست در منطقه‌ای قرار گرفته که آب مایع می‌تواند بر سطح آن جاری باشد. به طور دقیق باید گفت که این سیاره 10 درصد از زمین بزرگتر است. نام‌گذاری f نیز نشان می‌دهد که این سیاره، پنجمین سیاره‌ای است که به دور ستاره kepler-186 کشف می‌شود.

تنها 30 درصد از مقدار نوری که ما بر روی زمین دریافت می‌کنیم، به سطح سیاره kepler-186 f می‌رسد. بنابراین سطح آن نسبت به سطح زمین بسیار سردتر خواهد بود. اما باید توجه کرد که ما هنوز چیزی از جو این سیاره نمی‌دانیم. اگر جو آن کمی ضخیم‌تر از جو زمین باشد، یا درصد گازهای گلخانه‌ای آن به نسبت بیشتر باشد، گرمای لازم و کافی می‌تواند در جو این سیاره به دام بیفتد.

Coughlin می‌گوید:

ستاره کپلر 186، یک سناره کوتوله از نوع M است که بیشتر انرژی خود را در ناحیه فروسرخ تابش می‌کند. بنابراین اگر روی سطح سیاره آن، حیات وجود داشته باشد، این حیات خود را با جذب انرژی در ناحیه مادن قرمز وفق داده است. یعنی دیگر رنگ غالب گیاهان احتمالی این سیاره سبز نخواهد بود!

اما به یک هشدار نیز باید توجه کرد. چنین سیاراتی که به دور ستاره‌های کوچکتر گردش می‌کنند، زمانی در کمربند حیات قرار دارند که به ستاره خود بسیار نزدیک باشند. در مورد این سیاره نیز چنین وضعیتی برقرار است و سیاره بسیار به ستاره خود نزدیک است. در این حالت خطر فوران‌های ساطع‌شده از ستاره، به میزان بیشتری سیاره و حیات احتمالی روی آن را تهدید می‌کند.

مشکل دیگر این است که ممکن است سیاره تحت اثری به نام قفل گرانشی (قفل مداری یا قفل جزر و مدی) قرار گرفته باشد. قمر ماه را در نظر بگیرید. شما در هر زمانی که به ماه نگاه کنید تنها یک سمت آن را می‌بینید. به این دلیل که دوره تناوب وضعی ماه با دوره تناوب انتقالی آن به دور زمین یکی شده است. یعنی همان اثر قفل شدگی جزر و مدی برای آن اتفاق افتاده است.

اگر برای سیاره kepler 186-f نیز چنین اتفاقی افتاده باشد، همیشه یک سمت آن رو به ستاره‌اش خواهد بود. بنابراین یک سمت آن بسیار داغ خواهد شد و سمت دیگر، دماهای بسیار پایینی را تجربه خواهد کرد. اما هنوز یک امیدواری وجود دارد. اگر این سیاره دارای جوی باشد که حداقل فشاری برابر با فشار جو زمین داشته باشد، اوضاع بهتر خواهد شد. چرا که گردش جو آن در اثر باد، می‌تواند گرما را از سمت داغ سیاره به سمت سرد آن منتقل کند. به این صورت تمامی سطح سیاره به شکلی تقریبا یکنواخت، گرم خواهد شد.

Kepler 452-b

سال 2015، ناسا خبر از کشف سیاره کپلر 452b داد. یک از مشهورترین سیارات که در رده ابرزمین‌ها قرار می‌گیرد. کشف این سیاره، سر و صدای زیادی بین جامعه علمی و علاقه‌مندان به سیارات فراخورشیدی زیست پذیر ایجاد کرد. دلیلش شباهت‌های زیاد این سیستم سیاره‌ای با سیستم خورشید و زمین بود.

این سیاره به دور ستاره‌ای از رده طیفی G2 گردش می‌کند که بسیار شبیه به خورشید ماست. تناوب مداری آن نیز 385 روز است که تنها کمی بیشتر از یک سال زمینی طول می‌کشد. سیاره kepler 452-b ، پنجاه درصد از زمین بزرگتر است و نسبت به زمین، حدود 10 درصد انرژی بیشتری از ستاره خود دریافت می‌کند.

موضوعی که در اینجا قابل توجه است، اندازه سیاره است. اگر سیاره‌ای در حد و اندازه زمین باشد، با اطمینان خوبی، یک سیاره خاکی است. اما زمانی که سایز سیاره را افزایش دهیم و به 50 درصد بزرگتر از زمین برسیم، تمایل سیارات بر این است که به شگل گازی، همانند نپتون یا زحل، وجود داشته باشند. درباره سیاره کپلر 452-b، ستاره میزبان آن مورد بسیار خوبی است. مقدار انرژی دریافتی سیاره نیز بسیار مناسب است. مشکل درباره اندازه خود سیاره است. اندازه 50 درصد بزرگتر از زمین سوال‌برانگیز است. ما نمی‌دانیم که این سیاره واقعا خاکی است یا جزو سیارات گازی کوچک قرار می‌گیرد.

مسئله یعدی، سن ستاره این منظومه است. ستاره کپلر-452 حدود یک میلیارد سال، پیرتر از خورشید ماست. بنابراین، این ستاره در حال گذار به مرحله غول سرخی خود است. حالتی که ستاره بسیار داغ شده و حجم آن نیز بیشتر می‌شود. احتمال بدبینانه دیگر این است که این سیاره هم‌اکنون نیز بسیار داغ بوده و به سیاره‌ای شبیه به سیاره زهره تبدیل شده باشد.

Proxima Centauri b

این سیاره، نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی است که ما در تمامی عمرمان می‌توانیم کشف کنیم. چرا که ستاره‌ای نزدیکتر از ستاره پروکسیما قنطورس به ما وجود ندارد.

با داشتن فاصله‌ای برابر 4.2 سال نوری، پروکسیما قنطورس بسیار کوچک نیز هست. این ستاره تنها 10 درصد از انرژی خورشید را تابش می‌کند. اما سیاره آن در فاصله بسیار نزدیکتری از یک واحد نجومی به ستاره خود قرار گرفته است. فاصله‌ای که دریافت انرژی معادل 70 درصد انرژی دریافتی زمین را تضمین می‌کند. از نظر اندازه، این سیاره کمی از زمین بزرگتر است و جرمی 30 درصد بیشتر از جرم زمین دارد.

پروکسیما قنطورس B، همانند kepler 186f یک کوتوله قرمز است. این نوع ستارگان، بسیار فعال بوده و تابش‌های ستاره‌ای فراوانی را گسیل می‌کنند. نکته منفی برای سیاراتی که به دور اینگونه ستارگان در گردشند، این است که فوران‌های شدید ستاره‌ای، نه تنها می‌تواند حیات سیاره را نابود کند، بلکه توانایی از بین بردن جو سیاره را نیز داراست.

پروکسیما B نیز همانند kepler-186f دچار قفل‌شدگی جزر و مدی شده است. بنابراین همان شرایط دشواری که برای کپلر 186f گفته شد، برای این سیاره نیز وجود خواهد داشت. اما به یاد داشته باشیم که به خاطر فاصله بسیار کم این سیاره با ما، البته در مقیاس‌های کهکشانی، پروکسیما قنطورس B توجه بسیار بیشتری را به خودش جلب خواهد کرد. چنین مزیت بزرگ این سیاره را نباید فراموش کرد. اگر روزی بشر بتواند در مقیاس‌های ستاره‌ای سفر کند، اولین ایستگاه بعد از منظومه شمسی، منظومه ستاره‌ای قنطورس خواهد بود.

مورد مهمی که درباره ستاره‌های کوتوله قرمز وجود دارد، عمر طولانی انهاست. خورشید ما به نیمه عمر خود رسیده است و بعد از این، دوران سالمندی خودش رو می‌گذراند. اما کوتوله‌های قرمز، عمری برابر با صدها میلیارد سال خواهند داشت. عددی که ده‌ها بار بیشتر از عمر ستارگانی چون خورشید است. بنابراین حیات به میزان کافی فرصت خواهد داشت تا در سیاره‌هایی که به دور کوتوله‌های قرمز می‌گردند، رشد و تکامل پیدا کند.

Kepler-62f

ابرزمین کپلر 62f در سال 2013 کشف شد. ستاره این سیاره، سه میلیارد سال پیرتر از خورشید ماست. خود سیاره هم 267 روز طول می‌کشد تا یک دور به دور ستاره‌اش گردش کند.

سیاره kepler-62f حدود 40 درصد از زمین بزرگتر بوده و احتمالا سیار‌ه‌ای خاکی است. نوری که به سطح آن می‌رسد 40 درصد مقدار نور و انرژی‌ است که ما در زمین دریافت می‌کنیم.

ستاره kepler-62 از نوع کوتوله‌های نوع K است. این ستارگان، عموما بسیار پرجرم‌تر از کوتوله‌های قرمزند. فاصله این سیاره تا ستاره‌اش در حدود فاصله زهره تا خورشید است. از آنجایی که ستاره‌های نوع K سردتر از خورشیدند، کمربند حیات آنها در فاصله کمتری از ستاره قرار می‌گیرد.

کوتوله‌های نوع K نیز عمر نستا طولانی دارند و در حدود 30 میلیارد سال به درخشش خود ادامه می‌دهند. دانشمندان می‌گویند که کپلر 62-f می‌تواند پوشیده از آب باشد. اما از آنجایی که این سیاره، دوترین سیاره در منظومه خودش است، بایستی جو نسبتا ضخیمی داشته باشد تا بتواند این آب را از یخ‌زدگی محافظت کند.

منظومه تراپیست-1

ابتدا در سال 2015، سه سیاره در اطراف ستاره تراپیست-1 کشف شدند. اما با رصدهای دقیق‌تر مشخص شد که در واقع این ستاره شامل هفت سیاره است. این هفت سیاره که به نام‌های b، c، d، e، f، g شناخته می‌شوند به دور کوتوله قرمز بسیار سردی گردش می‌کنند و آنچنان به ستاره خود نزدیکند که هر هفت‌تایشان داخل محدوده عطارد تا خورشید ما جای می‌گیرند. ستاره تراپیست-1 در حد و اندازه سیاره مشتری است که نشان می‌دهد برای داشتن هفت سیاره بسیار کوچک است!

مورد بسیار خوب درباره این سیارات این است که حداقل سه مورد از آنها در کمربند حیات ستاره قرار گرفته‌اند. به این ترتیب، حتی اگر یکی از آنها شرایط لازم برای شکل‌گیری حیات را نداشته باشد و دیگری نیز تحت شرایطی شانس زیست‌پذیر بودن را از دیت داده باشد، باز هم کاندید سومی هست که بتوان میزبان حیات باشد.

نکته دیگری که درباره سیارات خاکی بسیار نزدیک به هم وجود دارد، انتقال حیات بین آنهاست. به این صورت که اگر روی یکی از انها حیات شکل گرفته باشد، ممکن است برخوردهای اتفاقی توسط دنباله‌دارها یا سیارک‌ها، حیات را از سیاره‌ای برداشته و به سیاره دیگر منتقل کنند.

کشف این منظومه آنچنان اهمیت داشت که ناسا کنفرانس خبری مختص به آن تشکیل داد تا خبر کشف این هفت سیاره را اعلام کند. برخلاف بسیاری از سیارات تاکنون کشف‌شده که غول‌پیکر و گازی‌شکل هستند، سیاراتی که در اطراف کوتوله‌های نوع M شکل بگیرند، عمدتا کوچک و خاکی‌اند. پس شانس یافتن سیارات فراخورشیدی زیست پذیر ، در اطراف چنین ستاره‌هایی زیاد است.

به علاوه، ستاره‌هایی چون Trappist-1، Kepler-186 و Kepler-62 در کهکشان ما بسیار فراوانند و چون عمر طولانی نیز دارند، یافتن آنها و سیارات اطرافشان به نسبت کار ساده‌تری است.

سیارات فراخورشیدی زیست پذیر آینده

سیاراتی همچون 452b و 62f شبیه‌ترین سیارات به زمین هستند که به دور ستاره ای خورشیدمانند در چرخش‌اند. جستجوی برای یافتن ابرزمین‌هایی که شباهت زیادی با زمین داشته باشند، همچنان ادامه دارد. اما یافتن سیارات فراخورشیدی زیست پذیر با چنین مشخصاتی بسیار سخت است. چرا که دوره تناوب این سیارات از مرتبه سال است. یعنی یک یا چندین سال طول می‌کشد تا چنین سیاره‌ای یکبار از جلو قرص ستاره خود عبور کند. رصد پیوسته یک ستاره برای چندین سال و منتظر ماندن برای چنین گذری بسیار سخت است.

ماموریت تلسکوپ فضایی کپلر، جبور بود تا به مدت چهار سال، به نقطه ثابتی از آسمان چشم بدوزد تا بتواند سیارات فراخورشیدی زیست پذیر مانند زمین را کشف کند. علت کشف تعداد زیادی سیارات مشتری‌مانند که در فاصله بسیار کمی از ستاره خود در گردش بودند، سادگی بیشتر کشف آنها بود. چرا که ممکن است یک سیاره غول گازی، تنها در چند روز یا حتی چند ساعت، یک بار از جلوی ستاره خود عبور کرده و نور آن را تا حد زیادی کاهش دهد.

خوشبختانه پروژه‌های مختص به سیارات فراخورشیدی کم نیستند و در آینده چندین تلسکوپ جدید، راه کپلر را ادامه خواهند داد. تلسکوپ‌هایی همچون TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) و CHEOPS(CHaracterising ExOPlanets Satellite) که هر دو در سال 2018 پرتاب خواهند شد، از آن جمله‌اند. به این صورت باید منتظر انفجاری از اخبار مربوط به کشف سیارات فراخورشیدی زیست پذیر باشیم. آنچنان که دیگر خبر کشف یک سیاره زمین‌مانند، خیلی چیز عجیب و خاصی نباشد.

دوره بعدی در این حوزه، کشف اطلاعات جوی سیارات فراخورشیدی زیست پذیر خواهد بود. با پیشرفت تکنولوژی و تلسکوپ‌ها، جو سیارات بررسی خواهد شد تا بلکه نشانه‌هایی از بخار آب پیدا شود. مهمترین نشانه برای اینکه روی سیاره‌ای حیات بتواند شکل بگیرد. اگر عنصر اکسیژن نیز در جو سیاره‌ای کشف شود، هیجان‌انگیزترین خبر در نوع خود خواهد بود. چرا که تنها چیزی که روی زمین می‌تواند اکسیژن تولید کند، حیات است.