سیاره‌ای با ابرهای شنی: تصاویر و داده‌های حیرت‌انگیز تلسکوپ فضایی جیمز وب

نوشته‌ی: مارینا کورِن - آتلانتیکترجمه‌ی: زهرا شمسحالا که قدرتمندترین تلسکوپ فضایی جهان بالاخره سر جایش مستقر شده، قرار است جریانی مداوم از تصاویر خیره‌کننده‌ی جهان به سمت ما سرازیر شود. تصویر صدها کهکشان در این‌سو و آن‌سو، با جزئیاتی که پیش از این هرگز ندیده‌ایم؛ تصویر ستارگانی که تعدادشان از شمار ما خارج است و با چنان شدتی می‌درخشند که نوع بشر پیش از این قادر به ثبتش نبوده است.تصویر مادون‌قرمز تلسکوپ فضایی جیمز وب از «سحابی کارینا» - وب‌سایت ناسااما قرار نیست هر تصویر جالبی که از تلسکوپ جیمز وب به دست ما می‌رسد، قشنگ هم باشد. برخی مشاهدات این تلسکوپ در قالب نمودار ارائه خواهد شد، مثل نموداری که ناسا هفته‌ی گذشته از آن رونمایی کرد که مُشتی خط بود و نقطه و منحنی. این نمودارها قاعدتاً جاذبه‌ی خاص تصاویر جیمز وب از خوشه‌های کهکشانی را ندارد، یا مثل تصویر بالا از «سحابی کارینا» بیننده را شگفت‌زده نمی‌کند. اما همین چارت‌های بی‌ادعا که قرار است تلسکوپ جیمز وب طی ۲۰ سال آینده تولید کند، بی‌‌سروصدا و به شکل خاص خودشان جالب توجهند. این‌دست تصاویر باعث می‌شوند تخیّل ما درباره‌ی جهان‌هایی که کیلومترها دورتر از منظومه‌ی شمسی ما واقع شده‌اند، وسعت پیدا کند.نمودار جوّ سیاره‌ی WASP-96b - وب‌سایت ناساطبعاً اول لازم است بدانید که دارید به چه نگاه می‌کنید. نموداری که ناسا منتشر کرده، اطلاعات و جزئیات مهمی درباره‌ی جوّ یک سیاره‌ی فراخورشیدیِ گازی و عظیم‌الجثه که مشخصاتی شبیه به سیاره‌ی مشتری دارد به دست داده است. این سیاره‌ی فراخورشیدی که WASP-96b نامیده شده، حدود ۱۱۵۰ سال نوری با ما فاصله دارد و مدار گرداگرد ستاره‌ی خود را ظرف تنها ۳/۵ روز زمینی طی می‌کند. دمای این سیاره بالاتر از ۱۰۰۰ درجه‌ی فارنهایت (حدود ۵۳۸ درجه‌ی سانتیگراد) است. تلسکوپ جیمز وب توانسته با بررسیِ اخترتابی که از جوّ این سیاره عبور کرده، نشان و امضای اشتباه‌نشدنی ِ آب را کشف کند و حتی به شواهدی مبنی بر وجود ابر در این سیاره دست یابد. البته در سیاره‌ای چنین داغ و سوزان، ابرها با تصویری که ما از آنها سراغ داریم به‌کلی متفاوتند. سیاره‌ی WASP-96b به‌حدی داغ است که در آن، سنگ [تصعید و سپس] در هوا دچار میعان (condense) می‌شود، درست همانطور که اینجا روی زمین، آب دچار میعان می‌شود. و این یعنی در WASP-96b، ابرها از جنس شِن هستند!باورتان می‌شود؟ شِن! وقتی این را از زبان نیکول لوئیس (اخترفیزیک‌دان دانشگاه کورنل) شنیدم، دهانم از تعجب باز مانده بود. لوئیس ــــ انگار نه انگار که همین حالا تصور ذهنی من از چیزی به سادگیِ ابر را کلاً زیر و رو کرده ـــ می‌گفت: «غیر از آب، خیلی چیزهای دیگر هم هستند که تحت فشار و دمای خاص، دچار میعان می‌شوند». از پنجره به بیرون نگاه کردم، به ابرهای سیاره‌ی خودمان، به احجام سفید و پفکی که در آسمانی آبی‌رنگ شناورند، و ناگهان کره‌ی زمین را دقیقاً همان‌طور که در واقع هست احساس کردم: یکی از بسیاران سیاره در جهان، که هریک ماجرا و جوّ خاص خودش را دارد. این دقیقاً همان کاری است که تلسکوپ جیمز وب برایش ساخته شده: متحول‌کردن ذهنیت ما از سیاره‌های فراخورشیدی، و تبدیل آنها از یک‌سری جرمِ کیهانی غیرقابل‌شناخت به مکان‌هایی کاملاً واقعی با آسمان‌هایی بیگانه.ستاره‌شناسان تاکنون با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی دیگر و رصدخانه‌های روی زمین، بیش از ۵۰۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی را کشف کرده و به این مهارت دست یافته‌اند که مدار، جرم، چگالی و دیگر ویژگی‌های اساسی این سیارات را تمییز بدهند و اطلاعات مربوط به جوّ این سیارات را بیرون بکشند. تلسکوپ جیمز وب قادر است کوشش‌های این ستاره‌شناسان را به سطحی فراتر ببرد، جزئیاتِ پنهانِ اهدافی را که پیش از این مورد مطالعه بوده‌اند روشن سازد، از جهان‌های ناشناخته‌ای که پیش از این راهی بدانها نداشتیم پرده بردارد، و شاید بتواند مولکول‌هایی را شناسایی کند که می‌دانیم با «حیات» مرتبطند.تلسکوپ جیمز وب، جوّ سیارات فراخورشیدی را به این نحو مشاهده می‌کند: تلسکوپ به یک منظومه‌ی ستاره‌ای خیره می‌شود، منتظر می‌ماند و خود را در معرض نوری که از راه می‌رسد قرار می‌دهد. وقتی یک سیاره واردِ میدانِ دیدِ تلسکوپ می‌شود، یعنی (از منظر ما) از جلوی ستاره‌اش عبور می‌کند، جلوی اندکی از نور ستاره را می‌گیرد. اما بخشی از نور ِ ستاره همچنان راهش را پیدا می‌کند و در مسیر خروج، از فیلترِ جوّ آن سیاره عبور می‌کند. نوری که به تلسکوپ جیمز وب می‌رسد، حاملِ امضای شیمیایی هر نوع گازی است که در جوّ آن سیاره وجود داشته. ردیاب‌های تلسکوپ، نوری را که دریافت کرده‌اند می‌شکنند، مثل منشوری شیشه‌ای که نور خورشید را می‌گیرد و آن را به رنگ‌های رنگین‌کمان می‌شکند. ستاره‌شناسان این داده‌ها را به‌دقت مورد بررسی قرار می‌دهند، نشانه‌های مولکول‌ها و ترکیب‌های آشنا را دستچین می‌کنند، و بعد تمام این اطلاعات را روی یک نمودار (plot) که «طِیف» (spectrum) نامیده می‌شود نمایش می‌دهند.در طیف سیاره‌ی WASP-96b، رئوسِ نمودار نشان‌دهنده‌ی وجود بخار آب هستند. برای شناسایی شواهد وجودِ ابر و مِه در این سیاره، تجربه‌ی ستاره‌شناسی به کار می‌آید. نیکول لوئیس می‌گوید: «وجودِ ابر و مِه در جوّ یک سیاره، عملاً باعث می‌شود که شدت ِ بخار آب ـــــ یعنی آن امضاهای خاص، آن قوزهای بزرگی که در نمودار طیف می‌بینید ــــ ملایم‌تر شود، بنابراین انعکاسشان هم اندکی کمتر از چیزی که انتظار داشتیم خواهد بود... به خاطر اینکه نور هم دارد از دلِ این ابرها و مِه‌ها عبور می‌کند، و همین عامل باعث می‌شود قدرتِ آن ویژگی مرتبط با بخار آب، کاهش پیدا کند».وقتی ناسا نمودار جوّ سیاره‌ی WASP-96b را منتشر کرد، لوئیس و همکارانش فوراً خودشان را رساندند تا ببینند یافته‌های جدید چه مزیتی بر مشاهدات قبلی از این سیاره دارد، به‌ویژه مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل. به گفته‌ی لوئیس، تلسکوپ جیمز وب فقط چندساعت را صرف مشاهده‌ی این سیاره‌ی فراخورشیدی و ستاره‌اش کرده و با وجود این، بازه‌ی خطای داده‌های جدید، به‌مراتب کمتر از تلاش‌های زمان‌بر قبلی بوده است. ضمن اینکه تلسکوپ هابل اصلاً نتوانسته بود نشانه‌ای مبنی بر وجود ابر در این سیاره پیدا کند. طیف این سیاره‌ی فراخورشیدی برای دانشمندان این حوزه همانقدر جادویی است که آن زمینه‌ی ژرف ِ آکنده از کهکشان برای محققان کهکشانی. تلسکوپ جیمز وب قادر است تصویر زمینه‌های ژرفِ کهکشانی را در کسری از زمانی که هابل صرف این کار می‌کرد تولید کند و لوئیس می‌گوید که: «می‌توانیم همین کار را در مورد سیاره‌های فراخورشیدی هم بکنیم. نتایجی را که پیش از این با ده بار مشاهده به دست می‌آوردیم حالا می‌توانیم با یک یا دوبار مشاهده به دست بیاوریم».ستاره‌شناسان می‌خواهند از تلسکوپ جیمز وب برای پیداکردن ترکیب‌های جالب‌تر از آب هم استفاده کنند، مثلاً اکسیژن، متان و دی‌اکسیدکربن؛ یا حتی بهتر، پیداکردن چندتا از آنها در جوّ یک سیاره. مگان منسفیلد (ستاره‌شناس در دانشگاه آریزونا) که قرار است از داده‌های جیمز وب در تحقیق بر روی سیاره‌های فراخورشیدی استفاده کند می‌گوید: «اگر در کره‌ی زمین، کمی آب و کمی متان را داخل یک جعبه بگذارید و در دمای اتاق بماند، این دو با هم ترکیب و تبدیل به دی‌اکسیدکربن می‌شوند و قاعدتاً نباید هیچ متانی به جا بماند. تنها عاملی که باعث می‌شود ما در جوّ کره‌ی زمین متان داشته باشیم این است که این عنصر مدام دارد به واسطه‌ی حیاتِ موجود بر روی زمین تولید می‌شود». یافتن برخی ترکیب‌های گازی خاص (که قاعدتاً نباید همراه هم باشند مگر اینکه شکلی از حیات در حال تولید دست‌کم یکی از آنها باشد)، رؤیای این دانشمندان را محقق خواهد کرد.علیرغم جذابیت فوق‌العاده‌ی کشف چنین چیزی، باید به یاد داشته باشیم که تلسکوپ جیمز وب نمی‌تواند مدرکی قطعی مبنی بر وجود حیات در سیارات دیگر به دست بدهد. این تلسکوپ فقط می‌تواند وجودِ چیزی کنجکاوی‌برانگیز را برای ما روشن کند و به ستاره‌شناسان اجازه بدهد تا علت دقیق آن را پیدا کنند. ستاره‌شناسان هنوز بر سر منشأ گازی که شاید در جوّ سیاره‌ی زهره وجود داشته باشد در حال بحث و جدل‌اند، و تازه سیاره‌ی زهره در دوقدمی ماست. اگر با سیاراتی سروکار داشته باشیم که هزاران هزار سال نوری با ما فاصله دارند، طبیعی است که کار دشوارتر هم خواهد شد. منسفیلد می‌گوید: «فکر نمی‌کنم که ما لزوماً بتوانیم بگوییم در فلان سیاره قطعاً حیات وجود دارد یا خیر، بلکه فکر می‌کنم شاید بتوانیم سیاره‌های واقعاً جالبی پیدا کنیم که بخواهیم کار بر روی آنها را ادامه بدهیم» ــــ به احتمال زیاد با یک تلسکوپ فضایی جدید. بیش از ۳۰ سال پیش، هنگامی که ستاره‌شناسان تازه داشتند حرف از ساختن تلسکوپی مانند جیمز وب می‌زدند، سیاره‌های فراخورشیدی هنوز حتی کشف نشده بودند. تازه بعد از آن بود که دانش مربوط به سیارات فراخورشیدی به‌تدریج شکوفا و تبدیل به یک رشته‌ی علمی واقعی شد، و توانایی‌های فنی مربوط به آن به تلسکوپ اضافه شد.اما تا وقتی که تلسکوپ فضایی عظیم بعدی از راه برسد، تلسکوپ جیمز وب ما را با جوّ سیارات بسیاری که در کیهان وجود دارند آشنا خواهد کرد. نزدیک به یک‌چهارم مشاهدات سال اولِ تلسکوپ جیمز وب، به مطالعه‌ی سیارات فراخورشیدی اختصاص خواهد یافت. ستاره‌شناسان می‌توانند به دنبال سایر انواع گازهای جوّی و ابرهایی عجیب‌تر بگردند. می‌توانند با استفاده از داده‌های تلسکوپ جیمز وب بفهمند که زیر ابرهای سیارات فراخورشیدی چه خبر است و پیش‌بینی کنند که در سطح این سیارات بیگانه چه می‌گذرد. می‌توانند نظریه‌‌پردازی کنند که این سیارات چگونه و چه زمانی شکل گرفته‌اند، می‌توانند داستان‌های بهتری درباره‌ی جهانی که فراتر از ماست تعریف کنند، از جمله سیارات سنگی و کوچکی مانند کره‌ی زمین که شاید در فاصله‌ای مناسب و گرم‌ونرم، در حال چرخش بر مدار ستاره‌ی خود باشند ـــــ جهان‌هایی بالقوه سکونت‌پذیر.البته وقتی ناسا می‌گوید «سکونت‌پذیر»، معنایش این نیست که ما آدم‌ها بتوانیم آنجا زندگی کنیم، یا حتی به آنجا سر بزنیم. اگر یک سفینه‌ی روباتیک بسیار کوچک که مجهّز به چیزی جز چند دوربین و اندکی کنجکاوی نیست بخواهد به نزدیک‌ترین سیارات همسایه‌ی ما (که فقط ۴/۲ سال نوری دورتر از ما در منظومه‌ای ستاره‌ای به نام «پروکسیما قنطورس» قرار دارند) برسد، چندین دهه طول می‌کشد. تلسکوپ جیمز وب می‌تواند به ما کمک کند تا با جهان‌های بیگانه آشنا شویم، اما فقط از دوردست می‌توانیم حیرت کنیم، با نگاه‌کردن به داده‌ها ــــ به افت و خیزهای کوچک یک نمودار ـــــ و به خیال‌پردازی‌هایمان درباره‌ی شکل و شمایل و خصوصیات این سیارات جهتی بدهیم. دانستنِ جِرم یک سیاره‌ی فراخورشیدی بی‌شک به درد علم می‌خورد، اما ذهن را چندان تکان نمی‌دهد. ولی ابرهای شنی؟ مغز آدم واقعاً سوت می‌کشد.