دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا توانستهاند برای نخستین بار تصویری نسبتاً دقیق از وضعیت آبوهوایی یک سیاره فراخورشیدی بسیار دوردست به دست آورند؛ دنیایی غولپیکر که در آن، صبحها با آسمانی ابری آغاز میشود اما شبها تقریباً صاف و بدون ابر است.
بهگزارش ساینتیفیک آمریکن ، سیارهی مورد بررسی که «واسپ-۹۴ ای بی» (WASP-94A b) نام گرفته، حدود ۷۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و در دسته سیارههایی موسوم به «مشتری داغ» قرار میگیرد؛ یعنی غولهای گازی بسیار بزرگی که در فاصلهای بسیار نزدیک به دور ستاره خود میچرخند و دمایی فوقالعاده بالا دارند.
پژوهشگران بیش از ده سال پیش این سیاره را کشف کرده بودند، اما مشاهدات جدید تلسکوپ جیمز وب اکنون جزئیاتی بیسابقه از جو و چرخههای آبوهوایی آن را آشکار کرده است.
دانشمندان هنوز نمیتوانند بیشتر سیارههای فراخورشیدی را بهصورت مستقیم تصویربرداری کنند، زیرا این دنیاها بسیار دور هستند و ستاره میزبانشان آنها را غرق در درخشش نور خود میکند. به همین دلیل، اخترشناسان معمولاً از روشهای غیرمستقیم برای مطالعه این سیارهها استفاده میکنند.
یکی از این روشها بررسی «گذر» سیاره از مقابل ستاره است. هنگامی که سیارهای از دید ما از مقابل ستارهاش عبور میکند، مقدار بسیار اندکی از نور ستاره کاهش مییابد. اخترشناسان با اندازهگیری دقیق همین افت نور میتوانند اندازه، جرم، مدار و حتی ترکیب شیمیایی جو سیاره را بررسی کنند.
جو سیارههای فراخورشیدی بسیار پیچیدهتر و پویاتر از چیزی است که مدلهای ساده پیشین تصور میکردند
در مورد واسپ-۹۴ ای بی، این گذر هر چهار روز یک بار رخ میدهد، زیرا سیاره بسیار نزدیک به ستاره خود قرار دارد و با سرعت زیادی به دور آن میچرخد. دانشمندان هنگام عبور نور ستاره از جو فوقانی این سیاره، طیف نور را تحلیل کردند تا نشانههای مواد شیمیایی مختلف را شناسایی کنند. اما مطالعه جو چنین سیارههایی همیشه آسان نیست، زیرا ابرهای ضخیم میتوانندجلوی نور را بگیرند و اطلاعات طیفی را پنهان سازند.
بااینحال، واسپ-۹۴ ای بی ویژگی خاصی دارد که به دانشمندان کمک کرده است این مشکل را دور بزنند. این سیاره دچار «قفل کشندی» شده؛ پدیدهای که در آن، چرخش سیاره با مدارش هماهنگ میشود و همیشه یک سمت آن رو به ستاره باقی میماند. ماه زمین نیز نمونهای از همین پدیده است و به همین دلیل ما همیشه یک روی ماه را میبینیم. در نتیجه، در واسپ-۹۴ ای بی یک نیمکره همیشه در روز دائمی قرار دارد و نیم دیگر آن در شب همیشگی فرو رفته است. این اختلاف شدید دمایی میان دو نیمه سیاره باعث شکلگیری بادهای بسیار نیرومند در جو آن میشود.
تلسکوپ جیمز وب به اخترشناسان امکان داد تا دو بخش متفاوت از سیاره را جداگانه بررسی کنند: بخش «صبحگاهی» که وارد روشنایی روز میشود و بخش «عصرگاهی» که وارد تاریکی شب میشود.
دادهها نشان داد سمت صبحگاهیِ بخش روزِ سیاره پوشیده از ابرهای متراکم است، در حالی که سمت عصرگاهیِ آن تقریباً آسمانی صاف دارد. این ابرها نیز مانند ابرهای زمین از قطرات آب تشکیل نشدهاند. پژوهشگران معتقدند ترکیب اصلی آنها موادی مانند سیلیکات منیزیم، آهن و سولفید منیزیم است؛ موادی که در دماهای بسیار بالا به بخار تبدیل شدهاند. به بیان ساده، در این سیاره بهجای بخار آب، نوعی «بخار سنگ» در جو وجود دارد.
ساگنیک موکرجی، پژوهشگر دانشگاه ایالتی آریزونا و نویسنده اصلی مطالعه، میگوید تفاوت میان دو نیمه سیاره بسیار بیشتر از چیزی بود که انتظار میرفت. او توضیح میدهد: «این یافته به ما نشان میدهد اگر از چرخههای آبوهوایی این دنیاهای دوردست آگاهی نداشته باشیم، ممکن است ترکیب شیمیایی آنها را اشتباه برآورد کنیم.»
اختلاف شدید دمای روز و شب باعث ایجاد بادهای قدرتمند و جابهجایی ابرها در سیاره فراخورشیدی مورد مطالعه میشود
پژوهشگران معتقدند هوای خنکتر در سمت شب سیاره باعث شکلگیری ابرها میشود. سپس این ابرها بهوسیله بادهای قدرتمند به سمت روشنِ سیاره منتقل میشوند و با رسیدن به ناحیه داغ روز، بهتدریج تبخیر و پراکنده میشوند. این فرایند تا حدی شبیه مه صبحگاهی روی زمین است که پس از طلوع خورشید آرامآرام ناپدید میشود.
این کشف شواهد بیشتری ارائه میدهد که سیارههای فراخورشیدی نیز مانند زمین میتوانند دارای سامانههای جوی پیچیده، پویا و متغیر باشند. تا چند سال پیش بسیاری از مدلهای رایانهای، جو این سیارهها را ساده و یکنواخت فرض میکردند، اما یافتههای جدید نشان میدهد شرایط واقعی بسیار پیچیدهتر است.
پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.
