علماء يكتشفون كبريتيد الهيدروجين خارج نظامنا الشمسي لأول مرة على كوكب به أمطار زجاجية

اشترك في النشرة العلمية Wonder Theory من CNN. استكشف الكون من خلال الأخبار حول الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
—

لطالما أثار كوكب خارجي بحجم كوكب المشترى فضول علماء الفلك بسبب درجات حرارته الحارقة ورياحه القوية وأمطاره الجانبية المصنوعة من الزجاج. والآن، كشفت بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن سمة أخرى مثيرة للاهتمام لهذا الكوكب تُعرف باسم عالية الدقة 189733ب:رائحتها مثل البيض الفاسد.

استخدم الباحثون الذين يدرسون الغلاف الجوي لكوكب HD 189733b ملاحظات ويب لرصد كميات ضئيلة من كبريتيد الهيدروجين – وهو غاز عديم اللون يطلق رائحة كبريتية قوية ولم يتم رصده من قبل خارج نظامنا الشمسي. ويساهم هذا الاكتشاف في تعزيز ما هو معروف عن التركيب المحتمل للكواكب الخارجية.

ونشرت النتائج، التي جمعها فريق من مؤسسات متعددة، يوم الاثنين في مجلة طبيعة.

اكتشف العلماء الكوكب HD 189733b لأول مرة في عام 2005، ثم حددوا الكوكب العملاق الغازي لاحقًا بأنه “كوكب مشتري ساخن” – وهو كوكب له تركيبة كيميائية مماثلة لكوكب المشتري، أكبر كوكب في نظامنا الشمسي، ولكن بدرجات حرارة عالية. يقع الكوكب HD 189733b على بعد 64 سنة ضوئية فقط من الأرض، وهو أقرب كوكب مشتري ساخن يمكن لعلماء الفلك دراسته أثناء مرور الكوكب أمام نجمه. ولهذا السبب، فهو أحد أكثر الكواكب الخارجية دراسة.

قال جوانجوي فو، المؤلف الرئيسي للدراسة، وهو عالم فيزياء فلكية بجامعة جونز هوبكنز، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن HD 189733 b ليس كوكبًا غازيًا عملاقًا فحسب، بل إنه أيضًا “عملاق” في مجال الكواكب الخارجية لأنه أحد أول الكواكب الخارجية العابرة التي تم اكتشافها على الإطلاق”. “إنه نقطة الارتكاز للعديد من فهمنا للكيمياء والفيزياء الجوية للكواكب الخارجية”.

ويزيد حجم الكوكب بنحو 10% عن حجم كوكب المشتري، لكنه أكثر سخونة بكثير لأنه أقرب إلى نجمه بنحو 13 مرة من قرب عطارد من شمسنا. وقال فو إن كوكب HD 189733b لا يستغرق سوى يومين من أيام الأرض لإكمال دورة واحدة حول نجمه.

يمنح هذا القرب من النجم الكوكب درجة حرارة متوسطة حارقة تبلغ 1700 درجة فهرنهايت (926 درجة مئوية) ورياح قوية ترسل جزيئات سيليكات تشبه الزجاج تتساقط بشكل جانبي من السحب العالية حول الكوكب بسرعة 5000 ميل في الساعة (8046 كيلومتر في الساعة).

عندما قرر علماء الفلك استخدام تلسكوب ويب لدراسة الكوكب لمعرفة ما يمكن أن يكشفه الضوء تحت الأحمر، الذي هو غير مرئي للعين البشرية، في الغلاف الجوي لـ HD 189733b، كانوا في مفاجأة.

وقال فو إن كبريتيد الهيدروجين موجود على كوكب المشتري وكان من المتوقع وجوده على الكواكب الخارجية الغازية العملاقة، لكن الأدلة على وجود الجزيء ظلت بعيدة المنال خارج نظامنا الشمسي.

وقال فو “إن كبريتيد الهيدروجين هو أحد أهم مخازن الكبريت في الغلاف الجوي للكواكب. وتسمح لنا الدقة العالية والقدرة على استخدام الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب ويب باكتشاف كبريتيد الهيدروجين لأول مرة على الكواكب الخارجية، وهو ما يفتح نافذة طيفية جديدة لدراسة كيمياء الكبريت في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية. وهذا يساعدنا على فهم مكونات الكواكب الخارجية وكيف نشأت”.

وبالإضافة إلى ذلك، اكتشف الفريق وجود الماء وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للكوكب، كما قال فو – وهو ما يعني أن هذه الجزيئات قد تكون شائعة في الكواكب الخارجية العملاقة الغازية الأخرى.

ورغم أن علماء الفلك لا يتوقعون وجود حياة على كوكب HD 189733b بسبب درجات حرارته المرتفعة، فإن اكتشاف كتلة بناء مثل الكبريت على كوكب خارج المجموعة الشمسية يلقي الضوء على تشكل الكواكب، كما قال فو.

وقال فو: “الكبريت عنصر حيوي لبناء جزيئات أكثر تعقيدًا، ومثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفات، يحتاج العلماء إلى دراسته بشكل أكبر لفهم كيفية تكوين الكواكب وما تتكون منه بشكل كامل”.

تم اكتشاف جزيئات ذات روائح مميزة، مثل الأمونيا، في أجواء كواكب خارجية أخرى.

ولكن قدرات ويب تمكن العلماء من تحديد المواد الكيميائية المحددة داخل الغلاف الجوي حول الكواكب الخارجية بشكل أكثر تفصيلا من ذي قبل.

في نظامنا الشمسي، تحتوي الكواكب الجليدية العملاقة مثل نبتون وأورانوس، على الرغم من أنها أقل كتلة بشكل عام، على معادن أكثر من الكواكب الغازية العملاقة المشتري وزحل، والتي تعد أكبر الكواكب، مما يشير إلى أنه قد يكون هناك ارتباط بين محتوى المعدن والكتلة.

ويعتقد علماء الفلك أن كمية أكبر من الجليد والصخور والمعادن – وليس الغازات مثل الهيدروجين والهيليوم – شاركت في تكوين نبتون وأورانوس.

وأظهرت بيانات ويب أيضًا أن مستويات المعادن الثقيلة على HD 189733b تشبه تلك الموجودة على كوكب المشتري.

وقال فو “الآن لدينا هذا القياس الجديد لإظهار أن تركيزات المعادن (في الكوكب) وفرت بالفعل نقطة ارتكاز مهمة للغاية لهذه الدراسة حول كيفية تغير تكوين الكوكب مع كتلته ونصف قطره”. “تدعم النتائج فهمنا لكيفية تشكل الكواكب من خلال إنشاء المزيد من المواد الصلبة بعد تكوين النواة الأولية ثم تعزيزها بشكل طبيعي بالمعادن الثقيلة”.

والآن، سوف يبحث الفريق عن آثار الكبريت على الكواكب الخارجية الأخرى، وتحديد ما إذا كانت التركيزات العالية من المركب تؤثر على مدى قرب تشكل بعض الكواكب فيما يتعلق بنجومها المضيفة.

وقال فو: “يعتبر HD 189733b كوكبًا مرجعيًا، لكنه يمثل نقطة بيانات واحدة فقط. فكما يظهر البشر الأفراد خصائص فريدة، فإن سلوكياتنا الجماعية تتبع اتجاهات وأنماطًا واضحة. ومع المزيد من مجموعات البيانات من ويب القادمة، نهدف إلى فهم كيفية تشكل الكواكب وما إذا كان نظامنا الشمسي فريدًا من نوعه في المجرة”.