تنبأ علماء الفلك بالطقس على واحد من أكثر الكواكب الخارجية قسوةً التي تم اكتشافها على الإطلاق ، حيث تمطر الصخور و 60 ميلاً من الحمم البركانية العميقة.
تم العثور على العالم ، المسمى K2-141b ، على بعد حوالي 200 سنة ضوئية من الأرض ولديه رياح تزيد سرعتها عن 3000 ميل في الساعة ودرجات حرارة سطحية تزيد عن 5000 فهرنهايت.
كان باحثون من جامعة ماكجيل وجامعة يورك أول من توقع الطقس على الكوكب الصخري الذي اكتشفه تلسكوب كيبلر الفضائي لأول مرة في عام 2018.
إن العالم مغلق تدريجيًا ، مما يعني أن جانبًا ما يواجه دائمًا نجمه المضيف ، مع ضوء النهار اللامتناهي الذي ينتج عنه درجات حرارة عالية بما يكفي لتبخير الصخور.
الجانب الآخر ، بعيدًا عن النجم ، يتجمد -328 درجة فهرنهايت ، وهو بارد بدرجة كافية لتجميد النيتروجين – والفرق الشاسع يخلق رياحًا شديدة تبلغ 3000 ميل في الساعة.
يوجد في وسط المنطقة المضيئة الكبيرة لهذا الفنان انطباع عن K2-141b محيط من الصخور المنصهرة مغطاة بجو من بخار الصخور
عرض رسومي لكوكب خارج المجموعة الشمسية K2-141b. يتوقع الباحثون أنه مغطى بمحيط صهاري شاسع يمتد من الليل إلى جانب النهار من العالم المغلق تدريجيًا
K2-141b هي “الأرض الفائقة” ، وهي فئة من الكواكب غير موجودة في النظام الشمسي. يبلغ حجمه حوالي خمسة أضعاف حجم عالمنا ولكنه يستغرق 0.3 يومًا فقط للدوران حول نجمه.
إنه يدور حوله على بعد 665 ألف ميل فقط من نجمه القزم البرتقالي المضيف ، بالمقارنة مع عطارد يدور في المتوسط على مسافة 36 مليون ميل من الشمس.
قال المؤلف الرئيسي جيانج نجوين ، طالب دكتوراه ، إن العالم الحار الناري به سطح ومحيط وجو مكون من الصخور – من الحمم المنصهرة إلى الحجارة المتساقطة.
ابتكر نجوين وزملاؤه سلسلة من عمليات المحاكاة الحاسوبية للتنبؤ بما سيكون عليه الطقس في هذا المثال المتطرف لكوكب “يشبه الأرض”.
وأوضح الباحثون أن الكوكب خارج المجموعة الشمسية ينتمي إلى مجموعة فرعية من الكواكب الصخرية التي تدور بالقرب من نجمها ، مضيفين أن الظروف القاسية قد تغير السطح.
هذا القرب من النجم يبقي الكوكب مغلقًا جاذبيًا في مكانه مع مواجهة نفس الجانب له دائمًا – مما يؤدي في النهاية إلى خلق جو رقيق في بعض المناطق.
قال المؤلف المشارك البروفيسور نيكولاس كوان ، من جامعة ماكجيل في مونتريال: “من المحتمل أن تعني اكتشافنا أن الغلاف الجوي يمتد قليلاً إلى ما وراء شاطئ المحيط الصهاري ، مما يسهل اكتشافه باستخدام التلسكوبات الفضائية.”
الغلاف الجوي المتبخر يحاكي الأرض – فقط بالصخور بدلاً من الماء – مع الحرارة الشديدة التي تجعلها تتعرض لهطول الأمطار كما لو كانت جزيئات مائية.
تمامًا مثل دورة الماء على الأرض حيث تتبخر ، وترتفع إلى الغلاف الجوي ، وتتكثف ، وتسقط مرة أخرى كمطر ، كذلك يفعل الصوديوم وأول أكسيد السيليكون وثاني أكسيد السيليكون على K2-141b – فهي تمطر الصخور بشكل فعال.
على الأرض ، يتدفق المطر عائدًا إلى المحيطات ، حيث يتبخر مرة أخرى وتتكرر دورة المياه – في دورة مستقرة.
في K2-141b ، ينجرف البخار المعدني المتكون من الصخور المتبخرة إلى الجانب الليلي المتجمد بفعل الرياح الأسرع من الصوت و “المطر” الصخري عائدًا إلى محيط الصهارة.
تتدفق التيارات الناتجة عائدة إلى جانب النهار الحار من كوكب خارج المجموعة الشمسية ، حيث تتبخر الصخور مرة أخرى.
يدور الكوكب حول نجمه كل 0.3 يوم – كل سبع ساعات تقريبًا – مع مواجهة جانب واحد دائمًا للنجم القزم البرتقالي
ستكون التلسكوبات المستقبلية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي المقرر إطلاقه العام المقبل ، قادرة على تأكيد ما إذا كانت التنبؤات دقيقة.
ومع ذلك ، فإن الدورة على K2-141b ليست مستقرة مثل تلك الموجودة على الأرض ، كما يقول العلماء حيث أن تدفق عودة محيط الصهارة إلى جانب النهار بطيء جدًا.
ونتيجة لذلك ، فإنهم يتوقعون أن التركيب المعدني سيتغير بمرور الوقت – ويغير في النهاية سطح وجو K2-141b.
قال كوان: “ بدأت جميع الكواكب الصخرية ، بما في ذلك الأرض ، كعوالم منصهرة ، ولكن سرعان ما بردت وتجمدت. تعطينا كواكب الحمم البركانية لمحة نادرة في هذه المرحلة من تطور الكواكب.
يقول العلماء إن الخطوة التالية ستكون اختبار ما إذا كانت هذه التنبؤات صحيحة.
يمتلك الفريق الآن بيانات من تلسكوب سبيتزر الفضائي والتي من المفترض أن تمنحهم لمحة أولية عن درجات حرارة النهار والليل من الكوكب الخارجي.
مع إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي في عام 2021 ، سيكونون قادرين أيضًا على التحقق مما إذا كان الغلاف الجوي يتصرف كما هو متوقع.
وأضاف السيد نجوين: “سيكون الجيل القادم من التلسكوبات الفضائية مثل جيمس ويب قادرًا على اكتشافه من على بعد مئات السنين الضوئية.”
تم نشر النتائج في المجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
يدرس العلماء الغلاف الجوي للكواكب الخارجية البعيدة باستخدام أقمار صناعية ضخمة في الفضاء مثل هابل
غالبًا ما تتمتع النجوم البعيدة والكواكب التي تدور حولها بظروف تختلف عن أي شيء نراه في غلافنا الجوي.
لفهم هذا العالم الجديد ، ومكوناته ، يحتاج العلماء إلى أن يكونوا قادرين على اكتشاف ما تتكون منه الأغلفة الجوية.
غالبًا ما يفعلون ذلك باستخدام تلسكوب مشابه لتلسكوب هابل التابع لناسا.
تقوم هذه الأقمار الصناعية الضخمة بمسح السماء وتثبيتها على الكواكب الخارجية التي تعتقد ناسا أنها قد تكون ذات أهمية.
هنا ، تقوم المستشعرات الموجودة على متن الطائرة بأشكال مختلفة من التحليل.
أحد أهمها وفائدتها هو مطيافية الامتصاص.
يقيس هذا الشكل من التحليل الضوء المنبعث من الغلاف الجوي للكوكب.
يمتص كل غاز طول موجي مختلف قليلاً من الضوء ، وعندما يحدث هذا يظهر خط أسود على طيف كامل.
تتوافق هذه الخطوط مع جزيء محدد جدًا ، مما يشير إلى وجوده على الكوكب.
غالبًا ما يطلق عليها خطوط فراونهوفر نسبة إلى عالم الفلك والفيزيائي الألماني الذي اكتشفها لأول مرة في عام 1814.
من خلال الجمع بين جميع الأطوال الموجية المختلفة للأضواء ، يمكن للعلماء تحديد جميع المواد الكيميائية التي يتكون منها الغلاف الجوي للكوكب.
المفتاح هو أن ما هو مفقود ، يوفر أدلة لمعرفة ما هو موجود.
من المهم للغاية أن يتم ذلك عن طريق التلسكوبات الفضائية ، حيث سيتداخل الغلاف الجوي للأرض.
قد يؤدي الامتصاص من المواد الكيميائية في غلافنا الجوي إلى انحراف العينة ، ولهذا من المهم دراسة الضوء قبل أن تتاح له فرصة الوصول إلى الأرض.
غالبًا ما يستخدم هذا للبحث عن الهيليوم والصوديوم وحتى الأكسجين في الأجواء الغريبة.
يوضح هذا الرسم البياني كيف أن الضوء الذي يمر من نجم وعبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية ينتج خطوط فراونهوفر التي تشير إلى وجود مركبات رئيسية مثل الصوديوم أو الهيليوم
