لاحظ الباحثون دورات السحب على كوكب خارج المجموعة الشمسية باستخدام بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وحللت الدراسة، التي نشرت في مجلة ساينس يوم 21 مايو، الكوكب WASP-94A b، الذي يقع على بعد حوالي 700 سنة ضوئية من الأرض، في كوكبة المجهر، وكشفت كيف يتغير غلافه الجوي بشكل جذري بين النهار والليل.
تظهر الملاحظات انقسامًا مذهلاً بين جانبي الكوكب. تتشكل سحب من سيليكات المغنيسيوم – وهي مركبات معدنية موجودة في الصخور – خلال الصباح، ولكنها تختفي تمامًا عند الغسق، عندما تتجاوز درجات الحرارة 1000 درجة مئوية.
اكتشاف دورة الغلاف الجوي في العملاق الغازي
يُصنف WASP-94A b على أنه “كوكب المشتري الساخن” بسبب حجمه ودرجة حرارته المرتفعة. تدور هذه الكواكب بالقرب من نجومها – أقرب من عطارد إلى الشمس – مما يجعلها مختبرات مثالية لدراسة ديناميكيات السحب في الأجواء القاسية.
وتتبع الباحثون مرور الكوكب أمام نجمه باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وقد أتاح التلسكوب رصد حافتي الكوكب بشكل منفصل أثناء العبور: المنطقة التي يغادر فيها الهواء الجانب الليلي نحو الجانب المضيء (الفجر) والمنطقة المقابلة، حيث ينتقل التدفق من النهار إلى الليل (الغسق).
كانت المنطقة الصباحية مليئة بسحب سيليكات المغنيسيوم، بينما كانت السماء في الجانب المسائي صافية تمامًا. يسلط ديفيد سينغ، أستاذ علوم الأرض والكواكب المتميز في بلومبرج بجامعة جونز هوبكنز، الضوء على حجم الاكتشاف:
- التوقعات السابقة: اختلافات طبيعية فقط مثل انخفاض درجة الحرارة صباحا
- اكتشاف حقيقي: انقسام مناخي حقيقي بين الجانبين
- تغير حاسم: الاختلافات الكبيرة في الغطاء السحابي تغير رؤية الكوكب تمامًا
تفسيرات للظواهر الجوية
يقترح الباحثون آليتين محتملتين لشرح النمط الملحوظ. تتضمن الفرضية الأولى رياحًا قوية للغاية ترفع السحب على الجانب الأكثر برودة من الكوكب وتدفعها إلى عمق الغلاف الجوي عندما تصل إلى الجانب الدافئ. والاحتمال الثاني مشابه لما يحدث مع ضباب الصباح على الأرض: حيث تتشكل السحب على الجانب المظلم وتتبخر عند وصول درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية على الجزء المضيء من الكوكب.
قارن سينغ عملية تحليل الغلاف الجوي السابقة بمراقبة شيء ما من خلال نافذة ضبابية. والآن، وفقًا للباحث، لا يستطيع العلماء توضيح رؤيتهم فحسب، بل يمكنهم أيضًا تحديد تكوين السحب وكيفية تكثيفها وتبخرها أثناء تحركها عبر الكوكب.
مراجعة تكوين الكواكب
كشفت ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن تكوين WASP-94A b يختلف عما كان متصورًا سابقًا. أشارت الملاحظات السابقة إلى أن تركيزات الأكسجين والكربون أكبر بمئات المرات من تلك الموجودة على كوكب المشتري. وتظهر البيانات الجديدة أن الكوكب يحتوي على خمسة أضعاف هذه العناصر فقط الموجودة في العملاق الغازي في النظام الشمسي.
يمثل هذا الاكتشاف تصحيحًا كبيرًا للتقديرات السابقة لكيمياء الغلاف الجوي للكوكب الخارجي. سمحت قدرة تلسكوب جيمس ويب على حل التفاصيل الدقيقة بتوصيف الغلاف الجوي للكوكب WASP-94A b بشكل أكثر دقة مما كان ممكنًا باستخدام الأدوات السابقة.
تم تحديد النمط في عمالقة الغاز الأخرى
بعد استخدام WASP-94A b كمرجع، قام الفريق بتحليل ثمانية عمالقة غازية ساخنة أخرى ووجدوا نفس النمط المناخي على كوكبين آخرين: WASP-39 b وWASP-17 b. يشير تكرار هذه الظاهرة إلى أن الدورات السحابية ذات الديناميكيات المماثلة قد تكون سمة شائعة في كواكب المشتري الحارة التي تدور بالقرب من نجومها المضيفة.
ويعتزم فريق البحث الآن توسيع الدراسة ببرامج جديدة من تلسكوب جيمس ويب لدراسة الدورات السحابية على أنواع مختلفة من الكواكب الخارجية. أثبتت استراتيجية مراقبة حواف الكوكب أثناء عبوره فعاليتها للغاية وسيتم تطبيقها في التحقيقات المستقبلية للأغلفة الجوية للكواكب الخارجية.