زمانی که اخترشناسان به منظومههای ستارهای دوردست مینگرند، اغلب با سیاراتی روبرو میشوند که چگالی شگفتانگیز پایینی دارند. سالها، نظریه غالب این بود که اینها «دنیاهای آبی» هستند؛ سیاراتی پوشیده از اقیانوسهای عمیق و جهانی، مفهومی که توسط داستانهای علمی-تخیلی محبوب شده است. این ایده با فراوانی یخ آب در آن سوی «خط برف» یک ستاره، یعنی فاصلهای مداری که به اندازه کافی سرد است تا یخ تشکیل شود، پشتیبانی میشود.
با این حال، یک مقاله جدید و پیشگامانه از پژوهشگران دانشگاه میشیگان، به رهبری جی لی، جایگزین شگفتانگیزی را پیشنهاد میکند. چه میشود اگر بسیاری از این دنیاهای کمچگالی از آب ساخته نشده باشند، بلکه از دوده تشکیل شده باشند؟
البته، «دوده» در زمینه نجومی، پودر سیاه حاصل از دودکش نیست. این یک اصطلاح علمی برای «کربن آلی دیرگداز» (CHON) است، ترکیبی پیچیده و غنی از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن. این ماده به طرز شگفتآوری در منظومه شمسی ما رایج است و تخمین زده میشود که حدود ۴۰٪ از کل جرم دنبالهدارها را تشکیل دهد. از آنجایی که دنبالهدارها یادگارهای دستنخورده از دوران شکلگیری منظومه شمسی محسوب میشوند، این موضوع نشان میدهد که دوده یک بلوک سازنده فراوان در زمان تشکیل سیارات بوده است.
تیم تحقیقاتی وجود یک «خط دوده» را پیشنهاد میکند که بسیار نزدیکتر از خط برف به ستاره قرار دارد. این خط، مرزی را مشخص میکند که در آن این ماده کربن آلی میتواند پایدار بماند. این مفهوم سه منطقه متمایز برای تشکیل سیاره در یک دیسک پیشسیارهای ایجاد میکند:
- منطقه داخلی: این منطقه برای تجمع دوده بیش از حد گرم است و سیارات سنگی مانند زمین و مریخ را به وجود میآورد.
- منطقه میانی: پس از خط دوده اما قبل از خط برف، سیاراتی میتوانند شکل بگیرند که عمدتاً از دوده تشکیل شدهاند و آب بسیار کمی دارند. این «دنیاهای دودهای» میتوانند جوی غنی از متان داشته باشند، شبیه به قمر زحل، تایتان، و تا ۲۵٪ از جرمشان از دوده تشکیل شده باشد.
- منطقه خارجی: فراتر از خط برف، «دنیاهای دوده-آب» شکل میگیرند که مقادیر قابل توجهی از هر دو ماده را در خود جای دادهاند. این مقاله حتی نسخههای «خشک» (۲۵٪ آب) و «مرطوب» (۵۰٪ آب) را مدلسازی میکند که هر دو حاوی ۱۵-۲۰٪ دوده هستند.
نکته جالب اینجاست: تنها بر اساس محاسبات جرم و شعاع، تمایز بین یک دنیای دودهای خالص و یک دنیای آبی سنتی غیرممکن است. این بدان معناست که بسیاری از سیارات فراخورشیدی که در حال حاضر به عنوان «مینی-نپتون» طبقهبندی شده و تصور میشود سیارات اقیانوسی باشند، در واقع ممکن است سیاراتی غنی از کربن یا همان سیارات دودهای باشند.
کلید تمایز آنها در جوشان نهفته است. اینجاست که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) وارد عمل میشود. جیمز وب قبلاً تحلیل جو سیارات زیر-نپتونی مانند K2-18b و TOI-270d را آغاز کرده است. به طور شگفتانگیزی، این تلسکوپ نسبت بالای کربن به اکسیژن را در جو TOI-270d شناسایی کرده که یک سرنخ بالقوه برای ترکیب یک سیاره دودهای است. اگرچه این سیارات در حال حاضر درون خط دوده ستاره خود قرار دارند، ممکن است در فاصلهای دورتر تشکیل شده و با گذشت زمان به سمت داخل مهاجرت کرده باشند.
پیامدهای این کشف برای حیاتپذیری پیچیده است. سیارات دودهای ممکن است هستههای الماسی داشته باشند که میتواند چرخه زمینشناختی عناصر را مختل کرده و حفظ یک میدان مغناطیسی محافظ را دشوار سازد. از سوی دیگر، جو آنها سرشار از متان و دیگر ترکیبات آلی خواهد بود – همان موادی که برای طلوع حیات ضروری تلقی میشوند. با جمعآوری دادههای بیشتر توسط دانشمندان، ممکن است دریابیم که کهکشان نه تنها پر از دنیاهای سنگی و آبی، بلکه مملو از دنیاهای اسرارآمیز دودهای نیز هست که خود تعریف ما از چیستی یک سیاره را به چالش میکشد.
اطلاعات بیشتر را از منبع مطالعه کنید: Universe Today