اخترشناسان برای نخستین بار موفق شدند، وجود استراتوسفر را در سیاره‌ای فراخورشیدی شناسایی کنند. این سیاره در فاصله 880 سال نوری زمین واقع شده است. استراتوسفر، از لایه‌های فوقانی جو است که در آن درجه حرارت بالاست. این کشف ممکن است به اخترشناسان کمک کند تکنیک‌های جدیدی را توسعه دهند که درنهایت منجر به کشف حیات در دیگر سیارات خارج از منظومه شمسی شود.
کشف این سیاره در نشریه نیچر گزارش شده است، این سیاره WASP-121b نام دارد. این سیاره متعلق به دسته‌ای از سیارات فراخورشیدی که به مشتری‌های داغ موسوم‌اند. مشتری‌های داغ سیارات بسیار داغ و بزرگی در خارج از منظومه شمسی هستند که به معمولا به سبب فاصله کم به ستاره میزبان خود دارای دمای سطح بسیار بالایی هستند. این سیارات بسیار بزرگ هستند، به این دلیل به‌راحتی می‌توانند مطالعه شوند و در نتیجه اجازه می‌دهند که اخترشناسان دانسته‌های خود از سیارات خارج از منظومه شمسی افزایش دهند و فرضیه‌های خود را به اثبات برسانند. این کشف جدید تردید اخترشناسان در مورد وجود استراتوسفر در سیاره‌های خارج از منظومه شمسی را به اثبات رساند.
سیاره WASP-121b ، سیاره‌ای عظیم، تقریبا دو برابر بزرگ‌تر از غول گازی مشتری است. از آنجایی که این سیاره در مدار تنگ‌تری نسبت به عطارد (به دور خورشید)، به دور ستاره میزبان خود می‌چرخد، دمای جو آن بیش از 4500 درجه فارنهایت (2482 درجه سانتی‌گراد) است، این دمای بالا در واقع می‌تواند آهن را بجوشاند.
اخترشناسان با بهره بردن از تلسکوپ فضایی هابل، قادر به شناسایی مولکول‌های آب در جو سیاره WASP-121b شدند که نشان می‌دهد، این سیاره فراخورشیدی دارای استراتوسفر است. اخترشناسان می‌گویند، دقیقا چیزی که باعث مرموز بودن استراتوسفر می‌شود، این است که گازهایی مانند اکسید وانادیوم و اکسید تیتانیوم به نظر همچون لایه ازون زمین عمل می‌کنند.
در زمین، جو به دو بخش تقسیم می‌شود: تروپوسفر، لایه نزدیک به سطح و استراتوسفر که لایه فوقانی جو است. استراتوسفر حاوی ازون است که تشعشعات ماوراءبنفش مضر خورشید را جذب می‌کند و استراتوسفر را گرم می‌کند. این لایه با جذب بین 99.9 تا 95 درصد تشعشعات فرابنفش موجب ادامه زندگی در سیاره ما می‌شود. این بدان معنی است که با پایین آمدن از لایه‌های جو، در تروپوسفر درجه حرارت کاهش می‌یابد و در استراتوسفر دما بالا می‌رود. اکثر دیگر سیارات منظومه شمسی ما، همچون مریخ، مشتری، زحل و حتی قمرهایی مانند تیتان سیاره زحل، دارای استراتوسفر هستند. به عنوان مثال در مشتری و تیتان، متان نقش اصلی را ایفا می‌کند. بنابراین اخترشناسان مدت‌هاست که فکر می‌کنند، سیارات خارج از منظومه شمسی هم ممکن است که دارای استراتوسفر باشند
دانشمندان بر این باورند که در جو مشتری‌های داغ، استراتوسفر به‌وسیله عناصری همچون اکسید وانادیوم و اکسید تیتانیوم پدید می‌آید که تشعشعات ستاره میزبان را جذب می‌کنند و فقط در حالت گازی در دمای بالا حضور دارند. اما پیش‌ازاین کشف جدید، اخترشناسان موفق به پیدا کردن شواهد قطعی از وجود استراتوسفر در سیارات فراخورشیدی نشده بودند.
مایکل لین، استادیار دانشکده زمین و اکتشافات فضایی دانشگاه ایالتی آریزونا که در این مطالعه جدید حضور نداشته به The Verge گفت: “واقعیت این است که ما هیچ استراتوسفری را درجایی (سیارات فراخورشیدی) که انتظار داشتیم، ندیده بودیم، به همین دلیل در این مورد تردید زیادی وجود داشت. بنابراین در نهایت کشف یک استراتوسفر (در سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی) بسیار هیجان‌انگیز است.”
اخترشناسان برای کشف سیاره WASP-121b، چگونگی تغییر روشنایی سیاره فوق را در طول‌موج‌های نوری مختلف بررسی کردند. آن‌ها متوجه شدند که مولکول‌های آب در لایه‌های فوقانی جو سیاره WASP-121b می‌درخشند و به‌جای جذب نور، آن را منعکس می‌کنند. این بدان معناست که در این سیاره لایه آب داغی به‌صورت گاز وجود دارد. درواقع اگر در این سیاره استراتوسفر وجود نداشت، به‌جای این لایه داغ، لایه‌ای سرد در این قسمت از جو سیاره وجود می‌داشت. تغییر دما در استراتوسفر سیاره WASP-121b بسیار شدید است. تغییرات دما در این لایه از جو سیاره، حدود 1800 درجه فارنهایت (982 درجه سانتی‌گراد) است. برای مقایسه، تغییرات دما در سیاره‌های قسمت بیرونی منظومه شمسی، معمولا کمتر از 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتی‌گراد) است.
توماس ایوانز از دانشگاه اکستر در انگلستان محقق ارشد این مطالعه به The Verge گفت: “این یکی از بهترین شواهدی است که تاکنون از یک استراتوسفر در سیاره‌ای فراخورشیدی در اختیار داریم.”
اما با این وجود، هنوز دانشمندان چیزی‌های زیادی در مورد سیاره WASP-121b و جو آن نمی‌دانند. ایوانز می‌گوید، دقیقا نمی‌دانیم چه چیزی باعث پدید آمدن استراتوسفر در این سیاره شده است. اخترشناسان قادر به شناسایی اکسید وانادیوم و مقادیری اکسید تیتانیوم شده‌اند، اما این شواهد قطعی نیستند.
توماس بیتی، اخترشناسی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که در این مطالعه حضور نداشته، می‌گوید که این کشف سؤالات زیادی را در مورد سایر مشتری‌های داغ مطرح کرده که دارای استراتوسفر نیستند. چرا سیاره WASP-121b استراتوسفر دارد و دیگر سیارات ندارند؟ چه اتفاقی در جو سیاره WASP-121b رخ داده است؟
زمینه تحقیقاتی سیارات فراخورشیدی هنوز در ابتدای راه خود است و بخشی از این تحقیقات برای پیدا کردن حیات در خارج منظومه شمسی است. سیاراتی مانند WASP-121b ، خیلی داغ‌تر از چیزی هستند که بتوانند حیات را در خود جای دهند. مشخصا این موضوع به وجود استراتوسفر در این سیارات ارتباط چندانی ندارد. اما مطالعه این سیارات اهمیت زیادی دارد، این سیارات به اخترشناسان امکان تست نظریه‌هایشان و همچنین درک بهتر این نوع سیارات را می‌دهد.
کوین هِنگ، مدیر مرکز فضایی دانشگاه برن در سوئیس، می‌گوید: “مطالعه این سیارات، اولین قدم‌ها برای بالا بردن مهارت‌ها، توسعه ابزارها و آماده شدن برای مطالعه سیارات شبیه زمین هستند. و این اولین گام در جاده‌ای طولانی است.”
لین می‌گوید، این دقیقا به مانند بازی سوپر ماریو است. شما در این بازی، می‌توانید از یک سوت جادویی برای رفتن به مراحل بالاتر و مرحله نهایی بازی استفاده کنید، اما بدون کسب مهارت‌ها و جمع‌آوری ابزارهای لازم، هیچ شانسی برای پیروزی بر غول مرحله آخر سوپر ماریو ندارید. مطالعه سیاراتی مانند WASP-121b مانند گذشتن از همه مراحل است که به اخترشناسان امکان افزایش دانسته‌هایشان را می‌دهد، بنابراین وقتی با سیاره‌ای شبیه به زمین مواجه شوند که قادر به‌جای دادن حیات در سطح خود است، آن‌ها برای مطالعات بیشتر آماده خواهند بود.
لین می‌گوید: “قطعا ما نمی‌خواهیم که در طول سفر خود، مشتری‌های داغ را نادیده بگیریم، چرا که می‌خواهیم ابزارهای خود را بسازیم. بنابراین وقتی‌که به دنبال سنجش مواد زیستی در سیاره‌ای شبیه به زمین باشیم، نیاز به درک بهتری از فیزیک پایه‌ای (این سیارات) داریم.”
ایوانز می‌گوید، باید برای مدت بیشتری سیاره WASP-121b را رصد کنیم. او در نهایت امیدوار است که این سیاره با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب مطالعه شود. تلسکوپ فضایی جیمز وب که سال آینده آغاز به کار می‌کند، می‌تواند به اخترشناسان امکان مشاهده دقیق‌تر را بدهد. تلسکوپ فضایی جیمز وب تقریبا دو دهه است که مراحل ساخت و طراحی خود را سپری می‌کند.
جیمز وب، به‌اندازه یک زمین تنیس است و بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی ساخته بشر محسوب می‌شود. این تلسکوپ که ۱۰۰ برابر قوی‌تر از تلسکوپ فضایی هابل است، قرار است در سال ۲۰۱۸ در مدار زمین قرار گیرد. جیمز وب دارای ظرفیت نوری هفت برابر هابل است، در واقع گفته می‌شود، این تلسکوپ به‌قدری حساس و دقیق است که امکان مشاهده و رصد، یک کرم شب‌تاب در فاصله یک میلیون کیلومتری را دارد. و با وجود سنجش‌های دقیق‌تری که با استفاده از قوی‌ترین تلسکوپ فضایی جهان حاصل می‌شود، اخترشناسان امیدوارند که درنهایت قادر به کشف دلیل پدید آمدن استراتوسفر در سیاره WASP-121b شوند.
لین می‌گوید: “جیمز وب به‌کلی همه‌چیز را تغییر می‌دهد و اطلاعاتی که از هر سیاره (با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب) به دست می‌آوریم، بسیار بیشتر از اکنون خواهند بود.”
.
منبع: theverge
