از ابر‌های این سیاره، جواهرات مایع می‌بارد!

فرارو: یک سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر در فاصله ۸۵۵ سال نوری از ما وجود دارد که دارای ابر‌هایی از فلزات تبخیر شده است و یاقوت‌های کبود مایع از آن می‌بارد. این دقیق‌ترین تحلیلی است که اخترشناسان پس از بررسی جو به آن دست یافتند.

توماس میکال ایوانز، ستاره شناس موسسه پلانک آلمان می‌گوید: «با وجود کشف هزاران سیاره فراخورشیدی، به دلیل ماهیت چالش برانگیز مشاهدات، تنها توانسته ایم اتمسفر یک بخش کوچک را مطالعه کنیم. ما اکنون از گرفتن عکس‌های فوری جدا شده از مناطق خاصی از جو سیارات فراتر می‌رویم تا آن‌ها را به‌عنوان سیستم‌های سه‌بعدی واقعی بررسی کنیم.»

سیاره فراخورشیدی مورد بحث یکی از معروف‌ترین سیاراتی است که تا به امروز مشاهده شده است. این سیاره که برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ کشف شد WASP-121b نام دارد. این غول گازی با جرم حدود ۱.۱۸ و حجم ۱.۸۱ برابر اندازه مشتری می‌باشد. WASP-121b اولین سیاره فراخورشیدی است که در استراتوسفر آن آب پیدا شد. بعید است که در این سیاره امکان سکونت وجود داشته باشد. در چنین مداری هوا بسیار گرم است و دمای آن بین ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ کلوین (۱۲۲۷ تا ۲۷۲۷ درجه سانتیگراد یا ۲۲۴۰ تا ۴۹۴۰ درجه فارنهایت) خواهد بود.

بدلیل اندازه و نزدیکی این سیاره به ستاره میزبانش، WASP-۱۲۱b در دسته سیارات داغ و فراخورشیدی گازی در مدار‌های کمتر از ۱۰ روز با ستاره‌های میزبان خود قرار می‌گیرید. از تقریباً ۵۰۰۰ سیاره فراخورشیدی تایید شده تا به امروز، بیش از ۳۰۰ سیاره متعلق به این دسته هستند. اما WASP-۱۲۱b به عنوان نمونه اولیه سیاره‌های فوق داغ نامیده می‌شود. نزدیکی WASP-۱۲۱b به ستاره میزبانش و حرکات جزو مدی آن‌ها باعث می‌شود یک طرف این سیاره فراخورشیدی که همیشه رو به ستاره میزبانش است، در نور روز سوزان دائمی و طرف دیگرش در تاریکی دائم قرار گیرد. کاوشگران قبلی این سیاره بخار‌های فلزات سنگین را در اتمسفر سمت روز این سیاره کشف کرده بودند.

کاوش در سمت شب این سیاره کمی دشوار است، زیرا این قسمت حدود ۱۰ برابر تاریک‌تر از سمت روز است. برای به دست آوردن اطلاعات دقیق‌تر در خصوص این سیاره میکال ایوانز و تیمش از تلسکوپ فضایی هابل برای رصد دو مدار کامل WASP-۱۲۱b استفاده کردند و سپس داده‌های روز و شب را با یکدیگر ادغام کردند.

این بررسی به آن‌ها اجازه داد تا برای اولین بار چرخه کامل آب یک سیاره فراخورشیدی را مشاهده و بازسازی کنند. در روی زمین چرخه آب از انتقال فاز بوجود می‌آید. زیرا آب به صورت بخار، مایع و جامد (یخ) در حال چرخش است. در WASP-۱۲۱b، حتی در قسمت شب نیز آب در حالت جامد و مایع بسیار گرم است. در طول روز جایی که دما از ۳۰۰۰ کلوین نیز فراتر می‌رود، از دست دادن انرژی مولکول‌های آب باعث می‌شود که آن‌ها در طول موج‌های فروسرخ بدرخشند. در اینجا دما حتی می‌تواند باعث تجزیه مولکول‌های آب و تبدیل آن‌ها به هیدروژن و اکسیژن شود.

سمت شب این سیاره نسبت به سمت روز بسیار خنک‌تر است؛ گرچه در مقابل زمین بسیار گرم است و دمای آن به ۱۵۰۰ کلوین نیز می‌رسد. این اختلاف دمای شدید بین نیمکره‌ها سبب ایجاد یک اختلاف فشاردائمی و در نتیجه باد‌های شدید غربی شده است که در اطراف این سیاره فراخورشیدی می‌چرخند و مولکول‌های آب و اتم‌ها را با خود می‌برد.

تانسو دیلان اخترفیزیکدان دانشگاه MIT می‌گوید: «این باد‌ها بسیار سریعتراز حرکت جت‌های ما هستند و می‌توانند ابر‌ها را در حدود ۲۰ ساعت در سراسر سیاره جابجا کنند. وقتی این باد‌ها به سمت شب سیاره می‌رسند، دما به اندازه‌ای خنک است که آب را به حالت بخار برمی‌گرداند، پیش از اینکه دوباره به سمت روز منتقل شود.»

این آب ها، در ابر متراکم نمی‌شوند، بلکه پایین بودن دمای شب سبب تشکیل ابر‌ها از فلزاتی ‌می‌شود که قبلا در اتمسفر WASP-121b شناسایی شده‌اند. این فلزات عبارتند از وانادیم، آهن، کروم، کلسیم، سدیم، منیزیم و نیکل. فلزات آلومینیوم و تیتانیوم ممکن است متراکم شده و در اتمسفر WASP 181b فرو رفته باشند، جایی که ما نمی‌توانیم آن‌ها را شناسایی کنیم.

در آنجا آلومینیوم ممکن است با اکسیژن ترکیب شود و کوراندوم معدنی (شکل کریستالی اکسید آلومینیوم) را تشکیل دهد. در روی زمین، هنگامی که این فلزات با مقادیر کمی از فلزات دیگر مانند وانادیوم، آهن، کروم یا تیتانیوم مخلوط می‌شوند سبب ایجاد یاقوت یا یاقوت کبود می‌شوند. این بدان معناست که ممکن است در WASP-181b بارانی از جواهرات گرانبها ببارد. اگرچه ممکن است بر روی نپتون و اورانوس نیز جواهرات گرانبها ببارد؛ در هر صورت، ما امیدی به برداشت آن‌ها نداریم. اما WASP-181b به ما نشان می‌دهد که چه تنوع شگفت انگیزی می‌تواند درجهان وجود داشته باشد.

این تیم قبلاً از تلسکوپ فضایی جیمز وب که به تازگی پرتاب شده است، زمانی برای بررسی‌های بیشتر بر روی WASP-181b رزرو کرده است. آن‌ها امیدوارند که مونوکسید کربن را در این سیاره پیدا کنند تا متوجه نحوه شکل گیری این سیارات داغ بشوند. میکال ایوانز می‌گوید: «این اولین باری است که می‌توانیم یک مولکول حاوی کربن را در جو این سیاره اندازه‌گیری کنیم. میزان کربن و اکسیژن موجود در جو سرنخ‌هایی را در مورد محل شکل گیری این نوع سیارات ارائه می‌دهد.»