کشف یک قمر فراخورشیدی می‌تواند سال‌ها زمان ببرد، اما بر اساس فرضیه‌های محققان، امکان وجود آب مایع در سطح این اقمار فراخورشیدی وجود دارد.
درحالی‌که برخی از دانشمندان به دنبال سیاره‌های قابل سکونتی خارج از منظومه شمسی هستند، دانشمندانی دیگر، در جستجوی چنین شرایطی در اقمار فراخورشیدی هستند. اما، هنوز اقماری خارج از منظومه شمسی کشف نشده‌اند، احتمالا با کشف چنین اقمار فراخورشیدی حداقل یک دهه فاصله داشته باشیم.
در مطالعه‌ای جدید، محققان فرضیه‌ای مبنی بر امکان وجود آب مایع در اقمار فراخورشیدی به‌اندازه مریخ را مطرح کرده‌اند. در منظومه شمسی، نزدیک‌ترین قمر مشابه، قمر گانیمد سیاره مشتری است که بزرگ‌ترین قمر منظومه شمسی محسوب می‌شود و در حدود پنج‌ششم سیاره مریخ است.
ناسا در سال 2015 با بهره بردن از مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل، حضور یک اقیانوس مایع‌بر روی سطح قمر گانیمد را تائید کرد. تلسکوپ فضایی هابل داده‌هایی از شفق‌های این قمر را به ثبت رسانده بود که به نظر می‌رسید که تحت تأثیر میدان مغناطیسی مشتری حرکت می‌کنند. ازآنجایی‌که این قمر بسیار به سیاره‌ی مشتری نزدیک است، میدان مغناطیسی، این دو جرم کیهانی به یکدیگر متصل شده است. این اتصال سبب ایجاد شفق‌هایی همچون شفق قطبی زمین در قمر گانیمد شده است.
محققان با بهره بردن از تلسکوپ فضایی هابل و در زیر نور ماوراءبنفش اندازه‌ی هر شفق را موردبررسی قرار دادند. یک اقیانوس آب‌شور میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند و هنگامی‌که این میدان با میدان مغناطیسی گانیمد برخورد می‌کند، مسیر و میزان حرکت نور را تغییر می‌دهد که همین موضوع سبب ایجاد رقص شفقی در این قمر می‌شود.
اما دانشمندان اطلاعات زیادی از اقمار فراخورشیدی در اختیار ندارند. دانشمندان در فرضیه خود، چندین منبع انرژی محتمل را لحاظ کرده‌اند که عبارت‌اند از: تابش‌های ستاره‌ای (که برحسب فاصله نسبت به ستاره تغییر می‌کند)، نور منعکس‌شده ستاره‌ای در سیاره‌ای به‌اندازه مشتری بر روی قمر، انتشار گرمای خود قمر و گرمایش جزر و مدی درون قمر که ناشی از کشش گرانشی سیاره است.
این گرمایش جزر و مدی درصورتی‌که قمر دارای یک مدار غیرعادی به دور سیاره میزبان خود باشد، ایجاد می‌شود، مانند قمر آتش‌فشانی آیو در اطراف مشتری. آیو نزدیک‌ترین قمر از اقمار گالیله‌ای مشتری به این سیاره است.
قمر آیو، ازنظر اندازه اندکی بزرگ‌تر از ماه است و با ۴۰۰ آتش‌فشان فعال، فعال‌ترین جرم ازنظر زمین‌شناختی در منظومه شمسی محسوب می‌شود. علت فعالیت آتش‌فشانی بیش‌ازحد قمر آیو، انرژی و اثر جزر و مدی مشتری و سایر اقمار گالیله‌ای (اقماری که توسط گالیله کشف‌شده‌اند، شامل؛ اروپا، گانمید و کالیستو) این سیاره بر این قمر است. قمر آیو درعین‌حال بالاترین چگالی را در میان قمرهای منظومه شمسی دارد.
میزان گرمایش جزر و مدی در صورت مذاب بودن هسته قمر، کاهش می‌یابد، چراکه گدازه‌های ناشی از ذوب، مکانیسم بازخورد منفی را ایجاد می‌کند و با کاهش حرارت، هسته قمر سرد می‌شود. به این پدیده «اثر ترموستات جزر و مدی» می‌گویند.
رنه هلر متخصص فیزیک نجومی از مرکز تحقیقات منظومه شمسی موسسه ماکس پلانک آلمان و یکی از محققان این مطالعه، می‌گوید:”ما برای اولین بار، همه تأثیرات متقابل منابع حرارتی موجود در اقمار فراخورشیدی را با توجه به فاصله‌شان نسبت ستاره مادر موردبررسی قرار داده‌ایم. درواقع، ما حتی دو نوع ستاره مادر محتمل را موردبررسی قراردادیم، یک ستاره شبیه به خورشید و یک ستاره کوتوله سرخ.”
ستاره کوتوله سرخ، ستاره‌ای کوچک و سرد و سرخ‌رنگ است که در رده M یا K جای می‌گیرد. ستاره کوتوله سرخ، به ستاره‌ای گفته می‌شود که جرمی کمتر از نصف جرم خورشید داشته باشد.
پس‌ازاین بررسی‌ها، محققان دریافتند، هر قمری که در فاصله‌ای بیش از سه واحدی نجومی (یک واحد نجومی برابر بافاصله بین خورشید و زمین است) نسبت به یک غول گازی قرار داشته باشد، امکان ایجاد شار کافی برای جلوگیری از اثر ترموستات جزر و مدی را دارد. اما اگر این قمر فراخورشیدی، قمری ناپایدار با موادی فرار باشد، می‌تواند همچون قمر آیو دارای آتش‌فشان‌های عظیم باشد. شرایطی که هلر از آن به‌عنوان شرایط خطرناک برای حیات نام می‌برد.
هلر در مطالعه خود نوشته:”ممکن است این اقمار مقدار زیادی از آب در سطح خود داشته باشند، اما در همین حال، سطوح این اقمار می‌تواند به‌وسیله فعالیت‌های آتش‌فشانی ناهموار شده باشد. بااین‌وجود، در مطالعه خود نشان داده‌ایم، این اقمار ممکن است، با میزان مناسبی گرمایش جزر و مدی دارای شرایط قابل سکونت باشند. همچنین فاصله مناسب از سیاره مادر این اقمار را هم نشان داده‌ایم.”
ستاره‌های کوتوله سرخ، هدف جستجوی سیارات فراخورشیدی هم هستند، چراکه باوجود نور کمتر و اندازه کوچک‌ترشان، سیاره‌هایی که به دور آن‌ها می‌چرخند به حدی نزدیک خواهند بود که یک‌طرف آن‌ها به‌طور دائم به سمت ستاره باشد. بنابراین، در این صورت یک‌طرف سیاره را خیلی گرم و سمت دیگر را کاملاً سرد و تاریک می‌کند. این گرما می‌تواند از طرف روشن سیاره به‌طرف تاریکتر آن انتقال یابد و بیشتر سطح آن می‌تواند برای زندگی مناسب باشد. اما هنوز روشن نیست، اقمار فراخورشید چگونه می‌توانند، در چنین منظومه‌ای قابل سکونت باشند.
هلر می‌گوید: “اقمار نمی‌توانند در نواحی بسیار داخلی منطقه قابل سکونت ستاره‌ای پایدار باشند.”
بهترین نمونه‌های اجرام کیهانی با گرمایش جزر و مدی در منظومه شمسی، اقمار مشتری، آیو و اروپا و همچنین قمر انسلادوس سیاره زحل محسوب می‌شوند. درحالی‌که احتمال زیادی مبنی بر وجود اقیانوس‌های زیرسطحی در قمرهای اروپا و انسلادوس وجود دارد؛ اما هلر، اشاره می‌کند، در این مطالعه بیشتر تمرکز بر روی سکونت پذیری سطح اقمار بوده است. او می‌گوید، نمونه مشابه بهتر، ممکن است تیتان قمر زحل البته با سطحی بسیار گرم‌تر باشد.
قمر تیتان که به‌اندازه سیاره عطارد است، تنها جرم کیهانی منظومه شمسی (به‌جز زمین) است که دارای جو غلیظ و مایعات سطحی است. اما در عوض آب، دریاچه‌های قمر تیتان، از باران‌های هیدروکربنی تغذیه می‌شوند و غنی از متان مایع و اتان هستند. همچنین این قمر یخی دارای آب و هوایی مبتنی بر هیدروکربن است و 98 درصد از جو غلیظ آن از نیتروژن تشکیل‌شده است.
هلر می‌گوید: “تصور می‌کنم، با توجه به گزینش‌های انجام‌شده که بر اساس آن، اقمار بزرگی در اطراف سیارات کم جرم مورد مشاهده قرار می‌گیرند، اولین اقمار فراخورشیدی، تفاوت اساسی با اقمار منظومه شمسی داشته باشند. این اقمار فراخورشیدی ممکن است، قمرهایی شبیه مریخ در اطراف سیاره‌ای شبیه زمین و یا قمری شبیه به زمین به دور یک نپتون در فاصله‌ای مشابه فاصله عطارد به خورشید باشند. احتمالا در نگاه اول شرایط این اقمار فراخورشیدی باورنکردنی به نظر رسد، همچون سیاره‌ای به دور یک تپ اختر یا یک مشتری داغ.”
باوجودی که طی چند دهه آینده، چندین شکارچی سیارات (ازجمله تلسکوپ فضایی جیمز وب) به اکتشاف فضاهای عمیق خواهند پیوست، هلر می‌گوید، چنین تلسکوپ‌هایی در این مورد چندان کارآمد نخواهند بود. جستجوی اقمار فراخورشیدی ازلحاظ مالی پرمخاطره خواهد بود و نتیجه نهایی چنین اکتشافاتی تا حد زیادی نامشخص است. بنابراین، جستجوی اقمار فراخورشیدی، به‌احتمال‌زیاد همچنان به‌عنوان یک اولویت کم‌اهمیت در بین جامعه نجومی باقی خواهد ماند.
تلسکوپ فضایی جیمز وب تقریبا دو دهه است که مراحل ساخت و طراحی خود را سپری می‌کند. تلسکوپ جیمز وب، به‌اندازه یک زمین تنیس است و بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی ساخته بشر محسوب می‌شود. تلسکوپ فضایی جیمز وب که 100 برابر قوی‌تر از تلسکوپ فضایی هابل است، قرار است در سال 2018 در مدار زمین قرار گیرد. تلسکوپ جیمز وب دارای ظرفیت نوری هفت برابر هابل است، درواقع گفته می‌شود، این تلسکوپ به‌قدری حساس و دقیق است که امکان مشاهده و رصد، یک کرم شب‌تاب در فاصله یک‌میلیون کیلومتری را دارد.
ستاره شناسان می‌خواهند، از توانایی‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب، برای اهداف فوق‌العاده هیجان‌انگیزی، ازجمله بازگشت به بیش 13.5 میلیارد سال قبل و گشودن اسرار جهان اولیه، اکتشاف کهکشان‌ها و ستارگان و همچنین مطالعه جو سیارات فراخورشیدی (سیاراتی که خارج از منظومه شمسی قرار دارند) استفاده کنند.
هلر می‌گوید، انتظار می‌رود، تلسکوپ فضایی جیمز وب تنها چند سیاره فراخورشیدی را موردبررسی قرار دهد، به‌این‌ترتیب، شانس کشف اقمار فراخورشیدی بسیار اندک است. همچنین تلسکوپ فضایی تس (ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی) که سال آینده راه‌اندازی می‌شود، تنها ترانزیت‌های کوتاه‌مدت سیاره‌ای را مشاهده می‌کند.
هلر می‌گوید: “این سیارات فاصله خیلی نزدیکی به ستاره مادر خود خواهند داشت، بنابراین، اقمار اطراف این سیارات، براثر گرانش شدید ستاره‌ای بلافاصله از مدار سیاره خود خارج می‌شوند.”
در این مورد تلسکوپ بسیار بزرگ آژانس فضایی اروپا که در حال ساخت است و یا دیگر تلسکوپ این آژانس فضایی چئوپس (ماهواره شناسایی سیارات فراخورشیدی)، شناس بهتری برای کشف این اقمار فراخورشیدی خواهند داشت.
هلر گفت: “می‌دانم که برخی دانشمندان تیم چئوپس، در حال برنامه‌ریزی جدی برای جستجوی اقماری در اطراف سیارات ترانزیتی (سیاراتی که از مقابل ستاره مادر خود عبور می‌کنند) و در مدارهای گسترده‌تری هستند. اما درنهایت بهترین ابزار ممکن، تلسکوپ فضایی پلتو (ترانزیت سیاره‌ای و نوسانات ستاره) آژانس فضایی اروپا خواهد بود که سال 2024 راه‌اندازی می‌شود. این تلسکوپ فضایی همچون تلسکوپ فضایی کپلر، به جستجوی سیارات البته در اطراف ستاره‌هایی پرنورتر خواهد پرداخت.
.
منبع: seeker
