6 دقیقه
سیارهای را تصور کنید که در آن طلوع و غروب با هم همداستان نیستند. در وسپ-۱۲۱ بی، دو لبه مرز میان روز و شب تقریبا مانند دو جو جداگانه رفتار میکنند و تلسکوپ فضایی جیمز وب سرانجام دریچهای به سوی این جدایی عجیب گشوده است.
این کشف هنگام گذرهای سیارهای به دست آمد؛ زمانی که سیاره از برابر ستاره خود عبور میکند و باریکهای از نور ستاره از بیرونیترین لایههای جو آن میگذرد. طیفهای ثبتشده با ابزار فروسرخ نزدیک تلسکوپ جیمز وب نشان دادند این نور چگونه جذب میشود و سیگنال، همزمان با چرخش چند ده درجهای سیاره در طول گذر، تغییر کرد. فرض ساده این بود که مرز روز و شب یکنواخت است. اما واقعیت هیچ شباهتی به این فرض نداشت.
برای نخستین بار، اخترشناسان توانستهاند تفاوتهای آشکار میان ترمیناتور صبحگاهی و شامگاهی یک مشتری فوقداغ را تفکیک کنند. سمت شامگاهی، یعنی بخشی که در امتداد مدار پشت سر سیاره دیده میشود، نور فروسرخ بیشتری جذب میکند. سمت صبحگاهی در مقایسه با آن کماثرتر است. این نابرابری از تفاوتهای دمایی و شیمیایی در دو لبه مخالف یک سیاره واحد خبر میدهد.
چرا باید دو برش از یک جو واحد تا این اندازه متفاوت باشند؟ وسپ-۱۲۱ بی دچار قفل کشندی است و مانند دستی کیهانی که در جای خود چسبیده باشد، همیشه یک روی خود را به سوی ستارهاش نشان میدهد. نیمکره روز آن بهشدت سوزان است و دمایی در حدود ۲۷۷۰ کلوین برای آن اندازهگیری شده، در حالی که نیمکره شب تا حدود ۱۰۰۰ کلوین سردتر میشود. بادهای نیرومند شرقی گرما را از روز به شب منتقل میکنند و جریان هوا، گاز داغ را به ترمیناتور شامگاهی میرساند؛ همین موضوع جو آن ناحیه را منبسط میکند و باعث میشود نور ستاره بیشتری جذب شود.
اثر انگشتهای طیفی خودشان روایتی لایهلایه دارند. نشانههای مونوکسید کربن به سوی پایان گذر قویتر میشوند؛ روندی که بیش از یک جهش ناگهانی در فراوانی این گاز، با تغییرات دما توضیح داده میشود. آب رفتار متفاوتی دارد. دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان میدهد در لبه شامگاهی، مولکولهای آب واقعا کاهش یافتهاند: جو بالایی آنقدر داغ میشود که آب را میشکند؛ فرایندی که به آن تفکیک حرارتی میگویند. به بیان کوتاه، گرما هنگام حرکت در سراسر سیاره، شیمی جو را از نو آرایش میدهد.
بخشی از ترفند رصدی این بود که همه چیز در یک طیف گذر میانگینگیری نشود. گروه پژوهشی به جای فشردهکردن دادهها، اجازه داد سیگنال در طول زمان و همزمان با چرخش سیاره تحول پیدا کند. همین تصمیم تغییرات طول جغرافیایی را آشکار کرد؛ تغییراتی که در غیر این صورت محو میشدند. از نظر آماری، مدلی که تغییر ویژگیهای جوی را مجاز میدانست، بسیار بهتر از فرض یکنواخت بودن ترمیناتور با اندازهگیریها سازگار شد.
مدلهای انتقال گرما، نامتقارنی پایهای شرق و غرب را بازتولید میکنند، اما معمولا شدت تضاد مشاهدهشده را کمتر از مقدار واقعی برآورد کردند. همین ناسازگاری دانشمندان را به بررسی اثرهای سرمایشی اضافی در سمت صبحگاهی سوق داد. آیا ابرها میتوانند نقش اصلی را داشته باشند؟ نه ابرهای لطیف آب که از زمین میشناسیم، بلکه میعانات معدنی، مانند سیلیکاتها و دیگر دانههای دیرگداز که میتوانند در غولهای گازی داغ شکل بگیرند. چنین ابرهای معدنی میتوانند تابش فروسرخ خروجی را مسدود کنند و باعث شوند یک لبه سیاره سردتر به نظر برسد، حتی اگر لایههای عمیقتر هنوز گرم باشند.
فیزیک ابرها در جوهای فوقداغ بهشدت پیچیده است. چگالش، تبخیر و آمیختگی عمودی در مقیاسهای زمانی متفاوت رخ میدهند و بیشتر مدلهای جهانی هنوز ریزفیزیک ابرها را سادهسازی میکنند یا نادیده میگیرند. وقتی گروه پژوهشی کدری ابرها را به صورت تقریبی وارد شبیهسازیهای خود کرد، مدلها به رصدها نزدیکتر شدند، اما تطابق کامل نبود. برای تایید اینکه ابرهای معدنی همان قطعه گمشده معما هستند، به مدلسازیهای دقیقتر نیاز خواهد بود.
این روش فراتر از همین یک سیاره نیز امیدبخش است. وسپ-۱۲۱ بی آزمایشگاهی مناسب به شمار میآید، زیرا در طول یک گذر حدود ۳۰ درجه میچرخد و همین مقدار تغییر در هندسه دید برای جدا کردن سپیدهدم از غروب کافی است. چند مشتری فوقداغ دیگر نیز ویژگیهای مشابهی دارند: دورههای مداری کوتاه، دماهای بسیار شدید و چرخش قفلشده کشندی. بنابراین آنها هدفهایی آماده برای همین تکنیک نقشهبرداری طولی از جو سیارات فراخورشیدی هستند.
این یافته دستاوردی کاربردی نیز دارد. اخترشناسان با نقشهبرداری از تغییرات دما و شیمی برحسب طول جغرافیایی میتوانند مدلهای گردش جو را در افراطیترین شرایط بیازمایند و پیشبینیها درباره تشکیل ابر، تفکیک مولکولی و بازتوزیع گرما را بهبود دهند. چنین پیشرفتهایی درک ما را از فیزیک جو در سراسر طیف سیارات فراخورشیدی دقیقتر میکند؛ از نپتونهای معتدل گرفته تا مشتریهای سوزان و فوقداغ.
این کشف یادآوری میکند که آبوهوای سیارهای یکنواخت نیست، حتی زمانی که گرانش یک جهان را وادار میکند همیشه یک چهره خود را به سوی ستارهاش نگه دارد. سپیدهدم و غروب در وسپ-۱۲۱ بی فقط نشانههایی شاعرانه نیستند؛ آنها اقلیمهایی متفاوت، شیمیهایی متفاوت و پنجرههایی جداگانه به رفتار جوها در شرایط حدیاند. وقتی همین نگاه را به سیارات بیشتری تعمیم دهیم، چه خواهیم آموخت؟ گذرهای بعدی پاسخ خواهند داد.
منبع: scitechdaily
نظرات
دیتاپالس
تکنیک جالب، ولی حس میکنم کمی اغراق شده؛ خیلی عوامل میتونن طیف رو تغییر بدن، مدلها باید دقیقتر شن. یه ذره بدحسابی دارم :)
آرمین
آیا ممکنه این اختلاف فقط اثر مدلسازی یا نویز باشه؟ دادهها قانعکنندهان ولی من هنوز شک دارم، مخصوصا اگر ریزفیزیک ابرها درست وارد نشده باشه
استروست
وای، اینکه سپیده و غروب دو اقلیم جدا باشن هم شاعرانهست هم ترسناک... تصویری که ذهنمو میپیچونه! وب واقعاً پنجرهای باز کرده
ارسال نظر