تمكن باحثون من اكتشاف أدلة قوية على وجود غلاف جوي حول كوكب صخري خارج النظام الشمسي، يعرف باسم TOI-561 b.
وأفادت النتائج التي نشرتها دورية The Astrophysical Journal Letters بأن الكوكب محاط بطبقة كثيفة من الغازات فوق محيط من الحمم البركانية، ما يساعد على تفسير الكثافة المنخفضة بشكل غير معتاد لهذا الكوكب، ويتحدى الفهم السائد القائل إن الكواكب الصغيرة القريبة جداً من نجومها لا تستطيع الاحتفاظ بغلاف جوي.
ويقع TOI-561 b ضمن فئة نادرة من الكواكب تعرف باسم الكواكب ذات الفترة القصيرة للغاية، إذ يبلغ نصف قطره 1.4 مرة من حجم الأرض، ويكمل دورانه حول نجمه في أقل من 11 ساعة.
ورغم أن نجمه المضيف أصغر قليلاً وأبرد من الشمس، إلا أن الكوكب يدور قريباً جداً من النجم على مسافة أقل من مليون ميل، أي أقل بنحو 40 مرة من المسافة بين عطارد والشمس، ما يجعله مربوطاً جاذبياً بحيث تواجه جانبه النهاري دائماً النجم، مع درجات حرارة على هذا الجانب تتجاوز درجات انصهار الصخور المعتادة.
واستخدم الباحثون مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب على متن تلسكوب جيمس ويب، لقياس درجة حرارة الجانب النهاري للكوكب بناء على إشعاعه في الأشعة تحت الحمراء، واختبروا فرضية وجود غلاف جوي على الكوكب.
أوضحت النتائج أن درجة حرارة الجانب النهاري للكوكب تصل إلى نحو 1800 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من المتوقع إذا كان الكوكب مجرد صخرة عارية دون غلاف جوي.
المؤلفة المشاركة في الدراسة أنجالي بيت، من جامعة برمنجهام في بريطانيا، فسرت هذا الانخفاض في الحرارة بأنه يشير إلى وجود غلاف جوي غني بالغازات يساهم في نقل الحرارة من الجانب النهاري إلى الجانب الليلي، كما أن الغازات مثل بخار الماء تمتص بعض أطوال موجات الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من السطح قبل أن تصل إلى الأعلى في الغلاف الجوي، ما يجعل الكوكب يبدو أبرد للتلسكوب.
وأشارت الباحثة إلى أن احتمالية وجود سحب من السيليكات المشرقة قد تلعب دورا إضافيا في تبريد الغلاف الجوي عن طريق عكس ضوء النجم.
وقالت المؤلفة الرئيسية للدراسة يوهانا تيسكي، الباحثة في مختبر كارنيجي للعلوم الأرضية والكوكبية، إن ما يميز هذا الكوكب هو كثافته المنخفضة بشكل غير معتاد مقارنة بما يتوقعه العلماء إذا كان له تكوين مشابه للأرض.
وأوضحت أن TOI-561 b يدور حول نجم قديم وفقير بالحديد، يبلغ عمره ضعف عمر الشمس، ويقع في منطقة القرص السميك لمجرة درب التبانة، ما يشير إلى أنه تشكل في بيئة كيميائية مختلفة تماما عن كواكب نظامنا الشمسي، وأن تركيبه قد يكون ممثلا للكواكب التي تشكلت في المراحل المبكرة من عمر الكون.
استخدم الباحثون طريقة قياس الانخفاض في سطوع النظام النجمي أثناء مرور الكوكب خلف النجم، وهي تقنية مشابهة لتلك التي استخدمت في البحث عن الغلاف الجوي لكواكب نظام TRAPPIST-1 وكواكب صخرية أخرى.
وأوضحت النتائج أن وجود غلاف جوي يساعد على تقليل درجات الحرارة على الجانب النهاري من الكوكب، ويشير إلى دورة حرارية نشطة ونقل للحرارة، ما يعزز احتمال أن الغلاف الجوي غني بالمتطايرات، ويحتوي على مكونات غير موجودة على الأرض.
وأوضح الباحث المشارك في الدراسة، تيم ليتشنبرج، أن هناك توازناً بين المحيط البركاني والغلاف الجوي، حيث تطلق الغازات من داخل الكوكب لتغذية الغلاف الجوي، بينما يمتص المحيط البركاني بعض هذه الغازات مرة أخرى، مشيراً إلى أن الكوكب يبدو مثل “كرة حمم رطبة” وغني بالغازات بشكل أكبر بكثير من الأرض لتفسير الملاحظات.
وتعد هذه النتائج الأولى من برنامج المراقبة العامة 3860 لتلسكوب جيمس ويب، حيث تمت مراقبة النظام لأكثر من 37 ساعة متواصلة بينما أكمل TOI-561 b نحو 4 دورات كاملة حول نجمه.
ويواصل الباحثون تحليل مجموعة البيانات الكاملة لرسم خريطة درجات الحرارة حول الكوكب بالكامل وتحديد تركيبة الغلاف الجوي بدقة أكبر.
