محققان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنا ، کالیفرنیا ، در حال "پخت و پز" یک فضای فرازمینی در اینجا ، روی زمین هستند. در یک مطالعه جدید ، محققان JPL از یک "اجاق گاز" با درجه حرارت بالا استفاده کردند تا مخلوطی از هیدروژن و مونوکسیدکربن را به بیش از 1 درجه سانتیگراد (100 درجه فارنهایت) گرم کنند ، که برابر با دمای گدازه مذاب است. هدف شبیه سازی شرایطی بود که می توان در جو نوع خاصی از سیاره فراخورشیدی (سیاره ای خارج از منظومه شمسی ما) به نام "مشتری های داغ" یافت.

Jupitery = غول های فضایی

مشتری های داغ غول های گازی هستند که برخلاف سیارات منظومه شمسی بسیار نزدیک به ستاره مادرشان در حال چرخش هستند. در حالی که زمین 365 روز به دور خورشید می چرخد ​​، مشتری های داغ در کمتر از 10 روز به دور ستاره های خود می چرخند. این فاصله کوتاه از ستاره ها به این معنی است که دمای آنها می تواند به 530 تا 2 درجه سانتیگراد (800 تا 1 درجه فارنهایت) یا حتی بیشتر برسد. برای مقایسه ، یک روز گرم در سطح عطارد (که در مدت 000 روز به دور خورشید می چرخد) به دمای حدود 5 درجه سانتیگراد (000 درجه فارنهایت) می رسد.

دانشمند ارشد JPL ، مورتی گودیپاتی ، رئیس گروهی که مطالعه جدیدی را منتشر کرد که ماه گذشته در مجله Astrophysical Journal منتشر شد ، می گوید:

"شبیه سازی آزمایشگاهی دقیق از محیط سخت این سیارات فراخورشیدی امکان پذیر نیست ، اما می توانیم از آن بسیار دقیق تقلید کنیم."

این تیم با یک مخلوط شیمیایی ساده از گازهای هیدروژن و گاز مونوکسیدکربن 0,3٪ شروع به کار کردند. این مولکول ها در فضا و در منظومه های اولیه خورشیدی بسیار رایج هستند و بنابراین می توانند به طور منطقی جو مشتری داغ را تشکیل دهند. سپس این مخلوط تا 330 تا 1 درجه سانتی گراد (230 تا 620 درجه فارنهایت) گرم شد.

دانشمندان همچنین این مخلوط آزمایشگاهی را در معرض دوزهای زیادی از اشعه ماورا بنفش قرار دادند - شبیه به آنچه می تواند مشتری داغ را به دور ستاره اصلی خود در گردش بگذارد. نشان داده شده است که نور ماورا بنفش یک ماده فعال است. کار او تا حد زیادی به نتایج شگفت آور مطالعه در مورد پدیده های شیمیایی که می تواند در جوهای گرم اتفاق بیفتد کمک کرد.

مشتری های داغ

مشتری های داغ سیارات بزرگی در نظر گرفته می شوند و نور بیشتری نسبت به سیارات سردتر منتشر می کنند. این عوامل به ستاره شناسان اجازه داده است تا اطلاعات بیشتری در مورد جو خود نسبت به بسیاری از انواع دیگر سیارات فراخورشیدی کسب کنند. مشاهدات نشان داده است که بسیاری از جوهای مشتری داغ در ارتفاعات مات هستند. اگرچه تیرگی تا حدی می تواند توسط ابرها توجیه شود ، این نظریه با کاهش فشار اعتبار خود را از دست می دهد. تیرگی حتی در جایی که فشار جوی بسیار کم است مشاهده شده است.

دیسک کوچک یاقوت کبود در تصویر سمت راست ، آئروسل های آلی تولید شده در داخل کوره با درجه حرارت بالا را نشان می دهد. دیسک سمت چپ استفاده نشده است. منبع تصویر: NASA / JPL-Caltech

بنابراین دانشمندان به دنبال توضیحات احتمالی دیگر بوده اند و یکی از آنها می تواند آئروسل ها باشد - ذرات جامد موجود در جو. با این حال ، طبق گفته محققان JPL ، دانشمندان نمی دانستند که چگونه می توان در اتمسفر گرم مشتری ، آئروسل تشکیل داد. تنها زمانی که مخلوط شیمیایی داغ در معرض اشعه ماورا بنفش قرار گرفت ، می توان از این آزمایش تقلید کرد.

بنجامین فلوری ، محقق و نویسنده اصلی مطالعه JPL

"این نتیجه نحوه تفسیر جو گرم و مه آلود مشتری را تغییر می دهد. در آینده می خواهیم خصوصیات این آئروسل ها را بررسی کنیم. ما می خواهیم نحوه شکل گیری آنها ، جذب نور و واکنش آنها در برابر تغییرات محیط را بهتر درک کنیم. همه این اطلاعات می تواند به منجمان کمک کند تا آنچه را که هنگام مشاهده این سیارات مشاهده می کنند ، درک کنند. "

بخار آب پیدا شد

این مطالعه همچنین باعث تعجب دیگری شد: واکنش های شیمیایی مقدار قابل توجهی دی اکسید کربن و آب تولید کردند. بخار آب در جو گرم مشتری یافت شد ، در حالی که دانشمندان انتظار داشتند که این مولکول نادر تنها در صورت وجود اکسیژن بیشتر از کربن تشکیل شود. یک مطالعه جدید نشان داده است که آب حتی اگر کربن و اکسیژن به نسبت مساوی وجود داشته باشند ، می تواند تشکیل شود. (مونوکسیدکربن حاوی یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن است.) در حالی که دی اکسید کربن (یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن) بدون تابش اشعه ماورا بنفش اضافی تولید شد ، واکنش ها با افزودن نور ستاره ای شبیه سازی شده تسریع می شوند.

مارک سوین ، محقق سیاره خارج از JPL و یکی از نویسندگان این تحقیق ، می گوید:

"این نتایج جدید بلافاصله برای تفسیر آنچه در جو گرم مشتری می بینیم قابل استفاده است. ما فرض کردیم که در این جوها ، واکنشهای شیمیایی بیشتر تحت تأثیر دما قرار می گیرند ، اما اکنون معلوم شد که باید نقش تابش را نیز بررسی کنیم. "

با استفاده از ابزارهای نسل بعدی ، مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا ، که برای پرتاب در سال 2021 آماده می شود ، دانشمندان می توانند اولین مشخصات شیمیایی دقیق از جوهای خارج سیاره را ایجاد کنند. و این احتمال وجود دارد که یکی از اولین کسانی باشد که در اطراف مشتری های داغ قرار دارند. این مطالعات به دانشمندان کمک می کند تا بفهمند که منظومه های خورشیدی دیگر چگونه شکل گرفته و چقدر با سیستم مشابه ما متفاوت هستند

کار برای محققان JPL تازه آغاز شده است. برخلاف یك كوره معمولی ، برای جلوگیری از نشت یا آلودگی گاز ، مهر و موم شده است و به دانشمندان اجازه می دهد با افزایش دما ، فشار آن را كنترل كنند. با استفاده از این تجهیزات ، آنها هم اکنون می توانند فضای خارج سیاره را در دمای حتی بالاتر تا 1600 درجه سانتیگراد (3000 درجه فارنهایت) شبیه سازی کنند.

برایانا هندرسون ، نویسنده مشترک مطالعه از JPL

"طراحی موفقیت آمیز و کارکرد این سیستم یک چالش همیشگی است. زیرا بیشتر اجزای استاندارد مانند شیشه یا آلومینیوم در چنین دمای بالا ذوب می شوند. ما دائماً یاد می گیریم که چگونه مرزها را فشار دهیم و در آزمایشگاه این فرآیندهای شیمیایی را ایمن شبیه سازی کنیم. اما در پایان ، نتایج هیجان انگیزی که آزمایش ها به ارمغان آورده ارزش تمام تلاش و تلاش اضافی را دارد. "