العلماء يجدون جزيئة لم يسبق العثور عليها خارج نظامنا الشمسي على كوكب يمطر عليه زجاج

لطالما أثار كوكب خارج المجموعة الشمسية بحجم المشتري فضول علماء الفلك بسبب درجات حرارته الحارقة ورياحه الصارخة وأمطاره الجانبية المصنوعة من الزجاج. والآن، كشفت بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن ميزة أخرى مثيرة للاهتمام للكوكب المعروف باسم HD 189733b: رائحته تشبه رائحة البيض الفاسد.

وقد استخدم الباحثون الذين يدرسون الغلاف الجوي لكوكب HD 189733b مراقبة ويب لرصد كميات ضئيلة من كبريتيد الهيدروجين - وهو غاز عديم اللون يطلق رائحة كبريتية قوية ولم يسبق أن تم رصده خارج نظامنا الشمسي. يطور هذا الاكتشاف ما هو معروف عن التركيب المحتمل للكواكب الخارجية.

كوكب غريب ذو طقس مميت

اكتشف العلماء لأول مرة الكوكب HD 189733b في عام 2005، وحددوا فيما بعد الكوكب الغازي العملاق على أنه "المشتري الحار" - وهو كوكب له تركيبة كيميائية مماثلة لكوكب المشتري، أكبر كواكب مجموعتنا الشمسية، ولكن بدرجات حرارة شديدة الحرارة. يقع HD 189733b على بعد 64 سنة ضوئية فقط من الأرض، وهو أقرب كوكب مشترى ساخن يمكن لعلماء الفلك دراسته حيث يمر الكوكب أمام نجمه. ولهذا السبب، فهو واحد من أكثر الكواكب الخارجية دراسة.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة غوانغوي فو، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة جونز هوبكنز، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "HD 189733 b ليس كوكباً غازياً عملاقاً فحسب، بل هو أيضاً "عملاق" في مجال الكواكب الخارجية لأنه أحد الكواكب الخارجية العابرة التي تم اكتشافها على الإطلاق". "إنه نقطة الارتكاز لكثير من فهمنا لكيمياء وفيزياء الغلاف الجوي للكواكب الخارجية."

هذا الكوكب أكبر من المشتري بحوالي 10%، لكنه أكثر حرارة لأنه أقرب إلى نجمه 13 مرة من قرب عطارد من شمسنا. وقال فو إن HD 189733b يستغرق حوالي يومين أرضيين فقط لإكمال دورة واحدة حول نجمه.

يمنح هذا القرب من النجم الكوكب متوسط درجة حرارة حارقة تبلغ 1700 درجة فهرنهايت (926 درجة مئوية) ورياحاً قوية ترسل جزيئات سيليكات تشبه الزجاج تنهمر جانباً من السحب العالية حول الكوكب بسرعة 5000 ميل في الساعة (8046 كيلومتراً في الساعة).

رائحة كريهة مدهشة

عندما قرر علماء الفلك استخدام تلسكوب ويب لدراسة الكوكب لمعرفة ما يمكن أن يكشفه ضوء الأشعة تحت الحمراء، غير المرئي للعين البشرية، في الغلاف الجوي لكوكب HD 189733b، كانت المفاجأة.

قال فو إن كبريتيد الهيدروجين موجود على كوكب المشتري وكان من المتوقع وجوده على الكواكب الخارجية الغازية العملاقة، لكن الأدلة على وجود هذا الجزيء كانت بعيدة المنال خارج نظامنا الشمسي.

وقال فو: "كبريتيد الهيدروجين هو أحد المستودعات الرئيسية للكبريت داخل الغلاف الجوي للكواكب". "تسمح لنا الدقة العالية والقدرة بالأشعة تحت الحمراء من (تلسكوب ويب) بالكشف عن كبريتيد الهيدروجين لأول مرة على الكواكب الخارجية، مما يفتح نافذة طيفية جديدة لدراسة كيمياء الكبريت في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية. وهذا يساعدنا على فهم مكونات الكواكب الخارجية وكيفية نشوئها."

وبالإضافة إلى ذلك، رصد الفريق الماء وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للكوكب، كما قال فو - مما يعني أن هذه الجزيئات يمكن أن تكون شائعة في الكواكب الخارجية العملاقة الغازية الأخرى.

وفي حين أن علماء الفلك لا يتوقعون وجود حياة على HD 189733b بسبب درجات الحرارة الحارقة، إلا أن اكتشاف لبنة بناء مثل الكبريت على كوكب خارج المجموعة الشمسية يلقي الضوء على تكوين الكوكب، كما قال فو.

وقال فو: "الكبريت عنصر حيوي لبناء جزيئات أكثر تعقيدًا، ومثله مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفات، يحتاج العلماء إلى دراسته أكثر لفهم كيفية تكوين الكواكب وما تتكون منه بشكل كامل".

وقد تم اكتشاف جزيئات ذات روائح مميزة، مثل الأمونيا، في أغلفة كواكب خارجية أخرى.

لكن قدرات Webb تُمكّن العلماء من تحديد مواد كيميائية معينة داخل الأغلفة الجوية حول الكواكب الخارجية بتفصيل أكبر من ذي قبل.

المعادن الثقيلة الكوكبية

في نظامنا الشمسي، تحتوي الكواكب العملاقة الجليدية مثل نبتون وأورانوس، على الرغم من أنها أقل كتلة بشكل عام، على معادن أكثر من العملاقين الغازيين المشتري وزحل، وهما أكبر الكواكب، مما يشير إلى إمكانية وجود علاقة بين المحتوى المعدني والكتلة.

يعتقد علماء الفلك أن المزيد من الجليد والصخور والمعادن - بدلاً من الغازات مثل الهيدروجين والهيليوم - كانت متورطة في تكوين نبتون وأورانوس.

كما أظهرت بيانات ويب أيضاً مستويات من المعادن الثقيلة على HD 189733b مشابهة لتلك الموجودة على المشتري.

وقال فو: "لدينا الآن هذا القياس الجديد الذي يُظهر أن تركيزات المعادن (الكوكب) توفر بالفعل نقطة ارتكاز مهمة جداً لهذه الدراسة حول كيفية اختلاف تركيبة الكوكب مع كتلته ونصف قطره". "تدعم هذه النتائج فهمنا لكيفية تشكل الكواكب من خلال تكوين المزيد من المواد الصلبة بعد التكوين الأولي للنواة ومن ثم يتم تعزيزها بشكل طبيعي بالمعادن الثقيلة."

والآن، سيقوم الفريق بالبحث عن تواقيع الكبريت على كواكب خارجية أخرى وتحديد ما إذا كانت التركيزات العالية من المركب تؤثر على مدى قرب تشكل بعض الكواكب بالنسبة لنجومها المضيفة.

وقال فو: "إن HD 189733b هو كوكب قياسي، لكنه يمثل نقطة بيانات واحدة فقط". "مثلما يُظهر البشر الأفراد خصائص فريدة من نوعها، فإن سلوكياتنا الجماعية تتبع اتجاهات وأنماطاً واضحة. ومع المزيد من مجموعات البيانات القادمة من Webb، نهدف إلى فهم كيفية تشكل الكواكب وما إذا كان نظامنا الشمسي فريداً من نوعه في المجرة."