نشرت مؤخرا في المجلة الفلكية ، ورقة جديدة توضح بالتفصيل كيف قام فريق من علماء الفلك من جامعة ولاية أوهايو بفحص قدرة التلسكوبات القادمة على اكتشاف الآثار الكيميائية للأكسجين وثاني أكسيد الكربون والميثان والماء على 10 كواكب خارجية صخرية. هذه العناصر هي بصمات حيوية موجودة أيضًا في الغلاف الجوي للأرض ويمكن أن توفر دليلًا علميًا رئيسيًا على وجود الحياة.
وجدت الدراسة أنه بالنسبة لزوج من هذه العوالم القريبة، Proxima Centauri b و GJ 887 b ، فإن هذه التلسكوبات ماهرة للغاية في اكتشاف وجود البصمات الحيوية المحتملة. ومن بين الاثنين، تظهر النتائج أن الآلات قادرة على اكتشاف ثاني أكسيد الكربون في حالة وجوده فقط بالنسبة لكوكب بروكسيما سنتوري ب. على الرغم من أنه لم يتم العثور على كوكب خارج المجموعة الشمسية يتوافق تمامًا مع الظروف المبكرة للحياة على الأرض، إلا أن هذا العمل يشير إلى أنه إذا تم فحصها بمزيد من التفصيل، فإن مثل هذه الكواكب الفريدة من نوعها - وهي كواكب أكبر كتلة من الأرض ولكنها أصغر من نبتون - يمكن أن تشكل هدفًا مناسبًا للمهام البحثية المستقبلية.
ولتعزيز البحث عن الكواكب الصالحة للحياة، سعى هويهاو تشانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة وأحد كبار علماء الفلك في ولاية أوهايو ، وزملاؤه أيضًا إلى تحديد فعالية أدوات التصوير المتخصصة مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) وغيره من الأجهزة الفضائية. التلسكوبات الكبيرة (ELTs) مثل التلسكوب الأوروبي الكبير جدًا ، وتلسكوب الثلاثين مترًا، وتلسكوب ماجلان العملاق، يمكنها تصوير الكواكب الخارجية بشكل مباشر.
قال تشانغ: "ليس كل الكواكب مناسبة للتصوير المباشر، ولكن هذا هو السبب في أن عمليات المحاكاة تعطينا فكرة تقريبية عما كان من الممكن أن تقدمه ELTs والوعود التي من المفترض أن تفي بها عند بنائها".
تتضمن الطريقة المباشرة لتصوير الكواكب الخارجية استخدام الإكليل أو ظل النجم لحجب ضوء النجم المضيف، مما يسمح للعلماء بالتقاط صورة باهتة للعالم الجديد في المدار. ولكن نظرًا لأن تحديد موقعها بهذه الطريقة قد يكون أمرًا صعبًا ويستغرق وقتًا طويلاً، فقد هدف الباحثون إلى معرفة مدى قدرة التلسكوبات ELT على التعامل مع هذا التحدي. وللقيام بذلك، قاموا باختبار قدرات أدوات كل تلسكوب على التمييز بين ضوضاء الخلفية العالمية والضوضاء الكوكبية التي كانوا يهدفون إلى التقاطها أثناء اكتشاف البصمات الحيوية. تسمى نسبة الإشارة إلى الضوضاء، وكلما ارتفعت، كان من الأسهل اكتشاف الطول الموجي للكوكب وتحليله.
جي وانغأظهرت النتائج أن وضع التصوير المباشر لأحد أدوات ELT الأوروبية، والذي يُسمى جهاز التصوير والمطياف بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، كان أداؤه أفضل بالنسبة لثلاثة كواكب (GJ 887 b وProxima b و Wolf 1061 c) في تمييز وجود الميثان والكربون. ثاني أكسيد والماء، في حين أن جهاز مطياف المجال البصري المتجانس عالي الدقة الزاوي والأشعة تحت الحمراء القريبة من الأشعة تحت الحمراء يمكنه اكتشاف الميثان وثاني أكسيد الكربون والأكسجين والماء، ولكنه يحتاج إلى وقت تعرض أطول بكثير.
بالإضافة إلى ذلك، بما أن هذه الاستنتاجات كانت تتعلق بالأدوات التي سيتعين عليها النظر عبر الضباب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض للتقدم في البحث عن الحياة الكونية، فقد تمت مقارنتها بقدرات JWST الحالية في الفضاء الخارجي، كما قال تشانغ.
وقال: "من الصعب القول ما إذا كانت التلسكوبات الفضائية أفضل من التلسكوبات الأرضية، لأنها مختلفة". "لديهم بيئات مختلفة، ومواقع مختلفة، وملاحظاتهم لها تأثيرات مختلفة."
في هذه الحالة، كشفت النتائج أنه على الرغم من أن GJ 887 b هو أحد أكثر الأهداف ملاءمة للتصوير المباشر لـ ELT، حيث يؤدي موقعه وحجمه إلى نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية بشكل خاص، بالنسبة لبعض الكواكب العابرة، مثل TRAPPIST- 1 تعتبر تقنيات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة الأجواء الكوكبية أكثر ملاءمة لاكتشافها من التصوير المباشر من التلسكوبات الفضائية على الأرض.
ولكن نظرًا لأن الدراسة اتخذت افتراضًا أكثر تحفظًا فيما يتعلق بالبيانات، كما قال تشانغ، فإن الفعالية الحقيقية للأدوات الفلكية المستقبلية قد تفاجئ العلماء. وقال جي وانغ، المؤلف المشارك للدراسة والأستاذ المساعد في علم الفلك في ولاية أوهايو، إنه وبغض النظر عن التناقضات الدقيقة في الأداء، فإن هذه التقنيات القوية تعمل على توسيع فهمنا للكون وتهدف إلى تكملة بعضها البعض . وأضاف أن هذا هو السبب وراء ضرورة إجراء دراسات مثل هذه، والتي تقيم حدود هذه التقنيات.
وقال وانغ: "لا يمكن التأكيد بما فيه الكفاية على أهمية المحاكاة، خاصة بالنسبة للمهمات التي تكلف مليارات الدولارات". "لا يتعين على الأشخاص بناء الأجهزة فحسب، بل يحاولون أيضًا جاهدين محاكاة الأداء والاستعداد لتحقيق تلك النتائج المجيدة."
في جميع الاحتمالات، نظرًا لأن ELTs لن تكتمل حتى نهاية العقد، فإن الخطوات التالية للباحثين ستتمحور حول محاكاة مدى نجاح أدوات ELT المستقبلية في التحقيق في تعقيدات البراهين المنتشرة على كوكبنا.
وقال وانغ: "نريد أن نرى إلى أي مدى يمكننا دراسة غلافنا الجوي بتفاصيل رائعة وكم المعلومات التي يمكننا استخلاصها منه". "لأنه إذا لم نتمكن من الإجابة على الأسئلة المتعلقة بصلاحية السكن مع الغلاف الجوي للأرض، فلن تكون هناك طريقة يمكننا من خلالها البدء في الإجابة على هذه الأسئلة حول كواكب أخرى."
إرسال تعليق
أترك تعليقا مختصرا