اكتشف تلسكوب جيمس ويب وجود غاز محتمل من أصل بيولوجي على كوكب خارج المجموعة الشمسية K2-18b على بعد 124 سنة ضوئية

أكدت وكالة الفضاء المسؤولة عن عمليات أكبر مرصد مداري اليوم تحديد مركبات كيميائية مثيرة للاهتمام في عالم بعيد. التقطت الأجهزة عالية الدقة بصمات جزيئية تشير إلى وجود عناصر أساسية لفهم البيئات خارج نظامنا النجمي، الواقع على مسافة 124 سنة ضوئية من الأرض.

ويدور الهدف من هذه المراقبة التفصيلية حول نجم قزم أحمر، ويتمتع بخصائص فيزيائية تضعه في فئة متوسطة بين الكواكب الصخرية والعمالقة الغازية. وكشفت التحليلات الطيفية عن جو غني بالهيدروجين، مصحوبا بأدلة قوية على أن مساحة شاسعة من الماء السائل قد تغطي كامل سطح الجسم السماوي.

وكشفت مجموعة البيانات الطيفية عن وجود جزيئات محددة تغير الطريقة التي يصنف بها العلماء هذا الجسم السماوي. تشمل العناصر الرئيسية التي تم تحديدها أثناء مرور الكوكب أمام نجمه المضيف ما يلي:
– الميثان بتركيزات كبيرة في طبقات الجو العليا.
– ثاني أكسيد الكربون المختلط بالغازات السائدة.
– الغياب شبه الكامل للأمونيا، مما يعزز نظرية المحيط العالمي.
– آثار محتملة لكبريتيد ثنائي ميثيل، وهو مركب محدد للغاية.

ويشكل اكتشاف هذه العناصر مجتمعة صورة كيميائية تدعم فرضية وجود كوكب من نوع هيلين، يتميز بمحيطات دافئة وأجواء كثيفة. تمثل المعدات المستخدمة لهذا القياس قمة الهندسة البصرية الفضائية الحديثة.

الخصائص الفيزيائية للجرم السماوي البعيد

مع كتلة تعادل ما يقرب من تسعة أضعاف كتلة كوكبنا، فإن هذا العالم الغريب يتحدى التصنيفات التقليدية لعلم الفلك الحديث. تمكنت قوة الجاذبية التي تمارسها هذه الكتلة الكبيرة من الاحتفاظ بطبقة غازية سميكة، مما يمنع الرياح النجمية من اجتياح العناصر الأخف إلى الفضاء السحيق خلال مدارات منتظمة.

يحدد الموقع المداري بالنسبة للنجم المضيف الظروف الجوية المسجلة بواسطة أدوات القياس. ويدور الكوكب ضمن ما يسمى بالمنطقة الصالحة للسكن، وهي المنطقة التي تسمح فيها الإشعاعات الواردة لدرجة حرارة السطح بالبقاء عند مستويات مناسبة لوجود الماء السائل، دون أن يتجمد أو يتبخر تماما.

لغز وجود ثنائي ميثيل كبريتيد في الغلاف الجوي

الجانب الذي حشد المجتمع العلمي أكثر من غيره هو احتمال اكتشاف جزيء معقد يعرف باسم كبريتيد ثنائي الميثيل. في البيئات الأرضية، يتم إنتاج هذه المادة الكيميائية بشكل حصري تقريبًا عن طريق العمليات البيولوجية، حيث تكون العوالق النباتية البحرية هي المسؤولة الرئيسية عن انبعاثها المستمر في محيطات كوكبنا.

إن وجود هذا المركب في عالم فضائي يثير تساؤلات جوهرية حول العمليات الكيميائية التي تحدث تحت أجواء غنية بالهيدروجين. يحافظ الباحثون على الحذر الشديد عند تفسير هذه الإشارة المحددة، حيث أن التوقيع الطيفي الذي تم التقاطه لا يزال يمثل هامشًا من عدم اليقين الذي يتطلب عمليات تحقق إضافية مع أوقات تعرض أطول.

وستركز المراحل التالية من الرصد المداري بشكل خاص على عزل تردد الضوء الذي يمتصه هذا الجزيء لتأكيد وجوده بشكل نهائي. إن تأكيد وجود كبريتيد ثنائي الميثيل من شأنه أن يغير النماذج الحالية لعلم الأحياء الفلكي، مما يوفر أول دليل ملموس على نشاط شاذ على كوكب خارج المجموعة الشمسية مغطى بالمحيط.

Leia Tambem

اختبار البطارية الجديد يضع هاتف Galaxy S26 Ultra في المقدمة على iPhone 17 Pro Max في التصنيف العالمي

تكشف الأبحاث أن الآباء لا يدركون كيفية استخدام أطفالهم للذكاء الاصطناعي

خصم كبير على هاتف Galaxy S25 Plus يخفض قيمته إلى أقل من 4500 ريال في المتجر الإلكتروني

منهجية التحليل الطيفي للإرسال

تعتمد العملية التقنية المستخدمة للكشف عن التركيب الكيميائي لهذا العالم البعيد على تحليل ضوء النجوم المفلتر. وعندما يعبر الكوكب أمام نجمه، يمر جزء ضئيل من الضوء عبر الغلاف الجوي للكوكب قبل أن يواصل رحلته عبر الفراغ الفضائي حتى يصل إلى مرايا التلسكوب المداري.

تمتص الجزيئات المختلفة أطوال موجية محددة من ضوء الأشعة تحت الحمراء، مما يترك رمزًا شريطيًا داكنًا في طيف الضوء الذي تلتقطه أجهزة الاستشعار. يمكن للأدوات عالية الدقة فصل هذا الضوء إلى الألوان المكونة له، لتكشف بالضبط عن الغازات الموجودة في الطبقة الغازية للكوكب وبأي نسب تقريبية.

إن حساسية كاشفات الأشعة تحت الحمراء الحالية تتجاوز إلى حد كبير قدرات أي مراصد فضائية من الجيل السابق. تتيح هذه الدقة التكنولوجية تحديد الاختلافات الدقيقة في سطوع النجم، وعزل الضوضاء الخلفية للكون لاستخراج بيانات نظيفة حول التفاعل بين الإشعاع النجمي وجزيئات الغلاف الجوي.

تتطلب معالجة هذه البيانات الأولية أشهرًا من الحسابات الحسابية المتقدمة لإزالة التداخل الناجم عن البقع النجمية أو التغيرات الطبيعية للنجم نفسه. تقوم خوارزميات الترشيح بفصل الإشارة الكوكبية عن الإشارة النجمية، مما يضمن أن التوقيعات الكيميائية المحددة تنتمي حصريًا إلى الغلاف الجوي للكوكب الخارجي الذي تمت دراسته.

المحاكاة المعملية والنماذج المناخية

لفهم الآثار المترتبة على القراءات الطيفية بشكل كامل، تقوم فرق من علماء فيزياء الغلاف الجوي والكيميائيين بتطوير نماذج حاسوبية معقدة تحاكي الظروف القاسية لهذه البيئة الغريبة. تقوم هذه المختبرات الافتراضية باختبار الآلاف من مجموعات الغازات والضغوط ودرجات الحرارة للتحقق مما إذا كانت العمليات الجيولوجية أو الكيميائية الضوئية البحتة يمكنها توليد الجزيئات المكتشفة دون الحاجة إلى مصادر بيولوجية. تتفاعل الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من القزم الأحمر باستمرار مع الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، مما يخلق شبكة من التفاعلات الكيميائية التي يحتاج العلماء إلى رسم خريطة لها بدقة.

تحاول التجارب الفيزيائية التي يتم إجراؤها في غرف مفرغة على الأرض تكرار التفاعل بين المحيط العالمي شديد الحرارة والغلاف الجوي الكثيف. يُخضع الباحثون خليطًا من الماء والغازات لضغوط ساحقة لمراقبة المركبات التي تنشأ بشكل طبيعي من هذه التفاعلات الديناميكية الحرارية. الهدف الرئيسي من عمليات المحاكاة هذه هو إنشاء خط أساس غير حيوي متين، مما يضمن عدم إصدار أي بيانات حول الشذوذات الكيميائية إلا بعد استنفاد جميع التفسيرات غير العضوية المحتملة لوجود مركبات معقدة في الغلاف الجوي العلوي للكوكب الخارجي.

تطور الهندسة البصرية الفضائية

إن القدرة على فك كيمياء العوالم التي تقع على بعد تريليونات الكيلومترات تشهد على مستوى التطور الذي حققته الهندسة البصرية المعاصرة. تعمل المرايا والكاشفات المجزأة المطلية بالذهب والتي يتم تبريدها إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق معًا لالتقاط الفوتونات الفردية التي سافرت لأكثر من قرن عبر الفضاء بين النجوم. تم تصميم هذه البنية التكنولوجية خصيصًا للعمل في طيف الأشعة تحت الحمراء، وهو نطاق من الضوء غير مرئي للعين البشرية ولكنه ضروري لتحديد الجزيئات العضوية وغير العضوية في الأجواء الباردة أو المعتدلة. يسمح استقرار المرصد عند نقطة لاغرانج بالتعرض لفترات طويلة دون تدخل من ضوء الشمس أو الانبعاثات الحرارية من الأرض نفسها، مما يخلق بيئة مراقبة نقية. البيانات التي تم جمعها بواسطة هذه الأدوات لا توسع قائمة الكواكب المعروفة فحسب، بل تحول علم الفلك الرصدي إلى نظام للتوصيف التفصيلي، حيث يتحول التركيز من مجرد إحصاء الأجرام السماوية إلى فهم عميق لطبيعتها الفيزيائية والكيميائية.

الخطوات التالية في استكشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية

يتوقع جدول عمليات المرصد الفضائي بالفعل نوافذ مراقبة جديدة تستهدف هذا النظام النجمي المحدد. سيؤدي تخصيص وقت إضافي لأدوات التحليل الطيفي إلى مضاعفة كمية البيانات المتاحة.

سيؤدي هذا التوسع في جمع الفوتون إلى تقليل هوامش الخطأ الإحصائي في القراءات الحالية بشكل كبير. الهدف النهائي هو تقديم حكم نهائي على التركيب الدقيق للغلاف الجوي والطبيعة الحقيقية للجزيئات المكتشفة.

التحقق من صحة البيانات الفلكية

وينتظر المجتمع العلمي المعالجة الكاملة لهذه القياسات الطيفية الجديدة. ستحدد النتائج الأهداف ذات الأولوية التالية للبحث عن البصمات الحيوية في العوالم المحيطية المنتشرة عبر مجرتنا.