به این فکر کرده اید که زمین از نگاه ستاره شناسان فرازمینی چگونه است؟ اگر آن‌ها مانند ما در جستجوی علائم سکونت‌پذیری باشند، به چه نتیجه‌ای می‌رسند؟ این آزمایش می تواند ما را سرگرم کند. اما فراتر از یک موضوع سرگرم‌کننده است و می‌توان از دیدگاه علمی هم بسیار آموزنده باشد. بررسی زمین از دید فرازمینی‌ها و سپس مقایسه نتایج کار ساده‌تری به نظر می‌رسد.

تحقیقات پژوهشی جدید، یافتن حیات روی زمین به فصلی که ستاره‌شناسان فرازمینی برای رصد انتخاب می‌کنند وابسته است. تقریباً هیچ چیز در نجوم هیجان‌انگیزتر از یافتن حیات در سیاره‌های دارای احتمال سکونت‌پذیری نیست. اگر این کشف شود، تیتر خبرها مانند ویروس ها از سایتی به سایت دیگر پخش می شوند.

با بررسی سیاره‌های فراخورشیدی دارای پتانسیل حیات بپردازی و هنوز راه زیادی در پیش داریم. یافتن نقاطی که در آن بگویم «بله. این سیاره‌ای دوردست سکونت‌پذیر است» استدلال‌های نوآورانه و علمی بسیاری است.

امروز پژوهشی جدید از زاویه‌های متفاوت و از نگاه فرازمینی‌های احتمالی به بررسی زمین و احتمال وجود حیات در آن پرداخت است. عنوان این پژوهش «زمین به‌عنوان سیاره‌های فراخورشیدی: تابش گرمایی تغییرات، تغییرات فصلی و جوی شاخص‌های زیستی» است. نسخه پیش از انتشار این پژوهش را می‌توان در پایگاه داده‌های arXiv مشاهده کرد. ژان نوئل متلر، دانشجوی دکترای بخش فیزیک ETH زوریخ که به بررسی سیاره‌های فراخورشیدی و سکونت‌پذیری آن‌ها می‌پردازد، مؤلف ارشد این پژوهش است.

زمین از ایستگاه فضایی بین‌المللی

زمین از ایستگاه فضایی بین‌المللی، ژوئن ۲۰۱۶

ریشه‌های تاریخی این نوع پژوهش به دهه ۱۹۷۰ بازمی‌گردد. در آن زمان فضاپیما برای بررسی سیاره های منظومه ای شمسی ارسال شدند. پایونیر ۱۰ و ۱۱ (سیاره‌های مشتری و زحل) و کاوشگرهای وویجر (سیاره‌های مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) مانورهای پرواز از ارتفاع کم را روی همسایه‌های زمین انجام دادند.

دهه ۱۹۷۰ آغازی برای بررسی دقیق‌تر سیاره‌های دیگر بود. پژوهش با بررسی پرتوهای فرابنفش و فروسرخ، نکات زیادی را درباره خصوصیات جو، سطح و موازنه‌ی انرژی کلی آن‌ها فراگرفتند. اما در دوره‌های علم سیاره‌های فراخورشیدی زندگی می‌کنیم و به‌دنبال رصداره‌هایی هستند که سال‌های نوری از ما فاصله دارند.

انواع گیج‌کننده‌های سیاره‌های کشف‌شده در نوع خود جذاب اما این سکونت‌پذیری سیاره‌ها است که آن‌ها را ارزشمند می‌کند. در واقع می‌خواهم بدانم موجودی آن بیرون زندگی می‌کند یا خیر. با پیشرفت فناوری، ستاره‌شناس‌ها به ابزارهای قدرتمند برای بررسی سیاره‌های دوردست دسترسی پیدا می‌کنند. یک تمدن پیشرفته در نقطه‌های دیگر از راه شیری هم احتمالاً به همین طریق عمل می‌کند.

پژوهش‌ها به بررسی پرتوهای فروسرخ زمینی، اثر هندسه‌های مختلف رصد بر این رصدها و ظاهراً برای ناظری اختصاص یافته دنیای دوردست‌ها می‌پردازند. پژوهشگرها همچنین می توانند بر تغییرات فصلی بر روی پرداخت ها تأثیر بگذارند. به نقل از آن‌ها:

ما آموختیم که تغییرات فصلی قابل توجه در فصل گرمای زمین دیده می‌شود و قدرت ویژگی‌های شاخص‌های زیستی مانند نیتروز، متان، اوزن کربن دی‌اکسید به‌شدت به فصل و هندسه‌ای وابسته است.

پژوهش یادشده به بررسی چهار هندسه‌ی رصد متفاوت پرداخت: دو هندسه برای قطب‌های جنوب و شمال، یکی برای استوای آفریقایی و یکی برای استوای اقیانوس آرام. شرکت‌ها با ابزار ژرفاسنج فروسرخ جوی از ماهواره‌ای آکوای ناسا بررسی شدند. پژوهشها به نتیجه رسیدند که هیچ اندازه‌گیری واحدی نمی‌تواند زمین را به تابش گرمایی برساند، زیرا فصلی کار را غیرممکن می‌سازد. آن ها در مقاله خود نوشتند:

تغییرات فصلی بر روی تابش گرمایی زمین تاثیر می‌گذارند و قدرت شاخصه‌های جذب آثار زیستی هم به‌شدت به دو عامل فصل و همچنین هندسه‌ای دید وابسته است.

پژوهشگرها همچنین متوجه شدند که تابش گرمایی هندسه‌ای رصد تغییر می‌کنند. برای مثال تغییرات خوانش توده های خشکی در طول زمان بسیار بیشتر از دریاها بود. نمای استوایی آفریقایی و نمای قطب شمال بر خشکی‌ها بودند و تغییرات زیادی را نشان دادند. مقاله اینگونه نتیجه گیری می کند:

قطبی نیمکره‌ی شمالی (NP) و نمای استوایی آفریقایی (EqA) به ترتیب تغییرات سالانه‌ای 33 درصد و 22 درصد را در اوج طول زمینی تقریباً برابر با 10.2 میکرومتر نشان دادند. اما ثبات گرمایی‌ها به معنی تغییر پذیری کمتر است. از سوی دیگر، هندسه‌های دید مثل قطب نیم‌کره‌ی جنوبی (SP) و نمای استوایی اقیانوس آرام (EqP) که بخش زیادی از آن‌ها اقیانوسی است، به دلیل این گرمایی بالای اقیانوس‌ها، تغییرات کمتری را نشان می‌دهند.

برداشت کلی از این پژوهش بود که سیاره‌های تغییر و زنده مانند زمین را صرفاً نمی‌توان با یک تابش گرمایی شناخت. اتفاقات زیادی روی زمین رخ می‌دهند و از طرفی این پژوهش به نقش ابرها و اثر آن‌ها اشاره‌های نکرده است. مؤلفان می‌نویسند: «پژوهش‌های آینده برای بررسی تأثیر ابرها و تغییرات فصلی آن‌ها و همچنین ویژگی‌های فاز ترمودینامیکی ابرها بر تغییرات فصلی جوی نیاز دارند.» به گفته‌ی مؤلفان، برخی از تغییرات مهم هستند و آن‌ها را در حین نظارت بر سیاره‌های دوردست‌ها بررسی می‌کنند. داده‌های کثیف هم می‌توانند آن‌ها را مخفی کنند. آن ها توضیح می دهند:

حتی برای زمین به‌ویژه برای نماهای استوایی، تغییرات جریان و قدرت ترکیب‌های جذب داده‌های یکپارچه، و تقریباً برابر با ده درصد هستند. تفکیک این تغییرات از نویزها در رصدهای آینده‌ی سیاره‌های فراخورشیدی چالشی بزرگ خواهد بود. پیچیدگی زمین آن را به هدفی سخت برای این نوع رصد تبدیل می‌کند. این پیچیدگی شناخت محیط‌های سیاره‌های دوردست را بسیار می‌سازد. زمین تخت ما آزمایش است و آن را می‌آموزیم یک سیاره و ویژگی‌های آن را نمی‌توان صرفاً یک دستگاه پرتوی گرمایی تشخیص داد، بلکه نیاز به اندازه‌گیری‌های چنددوره‌ای تابش گرمایی و همچنین نور بازتابی داریم.

مقالات مرتبط:

مجموعه اکتشافات سیاره‌های فراخورشیدی بر عبور این سیاره‌ها از ستاره‌های خود هستند. این روش محدودیت‌هایی دارد. هدف تلسکوپ فضایی جیمز وب، بررسی نور برخی از سیاره های فراخورشیدی با بالاترین قدرت درنتیجه روزی خواهد رسید که بهتر است از آنچه می‌بینیم برسیم. پژوهش فوق روش جدید رصد سیاره‌های فراخورشیدی در محصولات فروسرخ را به جای نور بازتابی آزمایش کرد. گرچه تغییرات فصلی و تغییر در هندسه‌ی رصد وجود دارد، نتیجه‌ی آزمایشی بر خلاف برداشت‌گیری‌های نورتابی، به تغییرات فصلی یا روزانه وابسته نیست. متلر و پژوهشگران همکار او بر این باورند که روش آن‌ها می‌توانند از داده‌های منحصربه فرد برای رصد سیاره‌های فراخورشیدی استفاده کنند. آن‌ها می‌گویند:

در نتیجه می‌گیریم رصد سیاره‌های فراخورشیدی با استفاده از تابش گرمایی، اطلاعات مکمل و منحصر به فرد را می‌کند که برای شناسایی سیاره‌های سنگی در اطراف ستاره‌های دیگر ضروری است.

منبع