ستاره‌شناسان برای اولین بار وجود جو را در یک سیاره سنگی فراخورشیدی واقع در منطقه قابل سکونت تأیید کردند

هدف نهایی اخترشناسی سیارات فراخورشیدی همیشه یافتن جهانی شبیه به زمین با یک آسمان محافظ بوده است. برای اولین بار، دانشمندان به صورت مشاهده‌ای وجود جو را در اطراف یک سیاره سنگی که در منطقه قابل سکونت ستاره خود می‌چرخد، تأیید کرده‌اند.[3][6]

این سیاره که با نام LHS 1140 b شناخته می‌شود، تقریباً ۴۸ سال نوری از منظومه شمسی ما فاصله دارد. این سیاره به عنوان یک «ابَرزمین» (Super-Earth) طبقه‌بندی می‌شود و جرمی ۵.۶ برابر سیاره ما و شعاعی حدود ۷۰ درصد بزرگتر از آن دارد.[1][3]

در حالی که ستاره‌شناسان پیش از این جو را در اطراف غول‌های گازی عظیم و «زیرنپتون‌ها» (sub-Neptunes) شناسایی کرده بودند، یافتن جو در یک جهان سنگی واقع در «منطقه گلدلاک» معتدل—جایی که آب مایع می‌تواند به طور نظری روی سطح جمع شود—همچنان یک چالش فنی بزرگ باقی مانده بود.[7][8]

این موفقیت بزرگ که در مجله «ساینس» (Science) منتشر شده است، قوی‌ترین شواهد تا به امروز را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد عناصر بنیادی برای سکونت‌پذیری می‌توانند در یک جهان فرازمینی واحد در کنار هم وجود داشته باشند.[1][2]

دکتر کالین چِروبیم، نویسنده اصلی این مطالعه و محقق هابل ناسا در دانشگاه شیکاگو، که این تحقیق را در طول دوره دکترای خود در دانشگاه هاروارد انجام داده است، خاطرنشان کرد: «این اولین جوی است که به طور واقعی و مشاهده‌ای در یک سیاره سنگی واقع در منطقه قابل سکونت، در خارج از منظومه شمسی ما تأیید شده است.»[3][7]

تیم تحقیقاتی برای انجام این کشف، از طیف‌نگار مادون قرمز گرم اِشِل (WINERED) نصب شده بر روی تلسکوپ ماژلان در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی استفاده کردند.[1][8]

روش مشاهده‌ای مورد استفاده متکی بر طیف‌سنجی گذر (Transit Spectroscopy) بود. هنگامی که سیاره LHS 1140 b از دیدگاه زمین مستقیماً از مقابل ستاره میزبان خود عبور کرد، نور ستاره از میان پوشش جوی سیاره فیلتر شد.[2][4]

محققان با تجزیه و تحلیل طول موج‌های خاصی از نور که در طول این گذر جذب شده بودند، یک امضای واضح از هلیوم در حال فرار از جو فوقانی سیاره را شناسایی کردند.[1][5]

هلیوم یک گاز بسیار فرار و سبک است. وجود آن در جو فوقانی به شدت نشان‌دهنده وجود یک جو زیرین ضخیم‌تر و پیچیده‌تر است که به آرامی سبک‌ترین عناصر خود را به فضا نشت می‌دهد.[4][6]

شناسایی این پوشش جوی به دلیل نوع ستاره میزبان اهمیت ویژه‌ای دارد. LHS 1140 یک کوتوله سرخ است، که رایج‌ترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری محسوب می‌شود، اما همچنین به دلیل شراره‌های ستاره‌ای خشن خود بدنام است.[4][8]

کوتوله‌های سرخ در دوران جوانی خود بسیار فعال هستند و پرتوهای فرابنفش و ایکس شدیدی منتشر می‌کنند که می‌تواند به راحتی جو اولیه سیارات نزدیک به خود را از بین ببرد. این رفتار ستاره‌ای مدت‌هاست که تردیدهایی را در مورد سکونت‌پذیری سامانه‌های کوتوله سرخ ایجاد کرده است.[2][4]

با این حال، LHS 1140 یک ستاره مسن‌تر و آرام‌تر است که تخمین زده می‌شود حدود ۶ میلیارد سال قدمت داشته باشد. این واقعیت که LHS 1140 b جو خود را در طول میلیاردها سال حفظ کرده است، نشان می‌دهد که سیارات سنگی می‌توانند از مراحل اولیه و پرتلاطم تکامل کوتوله‌های سرخ جان سالم به در ببرند.[4][8]

چروبیم توضیح داد: «این کشف بسیار مهم است زیرا نشان می‌دهد که حداقل این سیاره سنگی توانسته است جو خود را در طول میلیاردها سال حفظ کند.» او این یافته را تأیید محکمی دانست مبنی بر اینکه جو می‌تواند در چنین جهان‌هایی دوام بیاورد.[4]

وجود جو یک پیش‌نیاز غیرقابل مذاکره برای وجود آب مایع سطحی است. بدون فشار جوی، آب فوراً به فضا تبخیر می‌شود و بدون اثر گلخانه‌ای، سیاره احتمالاً یخ می‌زند.[2][7]

از آنجا که LHS 1140 b در مداری نزدیک به ستاره خود می‌چرخد، احتمالاً قفل کشندی شده است، به این معنی که یک نیمکره آن همیشه در روز و نیمکره دیگر در شب ابدی است. جو در این سناریو حیاتی است، زیرا می‌تواند گرما را از سمت روز به سمت شب به گردش درآورد و از یخ زدن کامل نیمکره تاریک جلوگیری کند.[3][5]

در حالی که شناسایی هلیوم یک نقطه عطف بزرگ است، ترکیب دقیق جو زیرین همچنان یک راز باقی مانده است. محققان هنوز نمی‌دانند که آیا هوای این سیاره حاوی مولکول‌های سنگین‌تری مانند نیتروژن، اکسیژن یا دی‌اکسید کربن است یا خیر.[1][2]

علاوه بر این، وجود جو تضمین نمی‌کند که LHS 1140 b دارای اقیانوس‌های مایع یا میزبان حیات باشد. این صرفاً به این معناست که شرایط فیزیکی لازم برای پشتیبانی از یک زیست‌کره رد نشده است.[2][3]

با نگاهی به آینده، LHS 1140 b اکنون به هدف اصلی رصدخانه‌های نسل بعدی ارتقا یافته است. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ‌های بسیار بزرگ زمینی آینده احتمالاً زمان مشاهده قابل توجهی را به بررسی لایه‌های عمیق‌تر جو این سیاره اختصاص خواهند داد.[3][8]

ستاره‌شناسان امیدوارند با جستجو برای مولکول‌های سنگین‌تر و نشانه‌های زیستی بالقوه—عدم تعادل‌های شیمیایی که می‌تواند نشان‌دهنده فعالیت بیولوژیکی باشد—در نهایت به این پرسش پاسخ دهند که آیا این جهان دوردست واقعاً قابل سکونت است، یا شاید حتی مسکونی شده باشد.[5][7]