جستجوی حیات با جستجوی آب مایع مرتبط است. به همین دلیل است که ستاره شناسان مشتاق کشف سیارات فراخورشیدی صخره ای مانند زمین در مناطق قابل سکونت ستارگان خود هستند. در منطقه قابل سکونت، این سیاره انرژی کافی از ستاره خود دریافت می کند تا در شرایط جوی مناسب، آب مایع را روی سطح خود نگه دارد.
اما در منظومه شمسی ما جهان هایی با آب مایع را کشف کرده ایم که بسیار فراتر از منطقه قابل سکونت هستند. آیا می توانیم در سایر منظومه های خورشیدی نیز همین کار را انجام دهیم؟
یکی از راه های یافتن اقیانوس زیرزمینی در دنیای یخی، یافتن جت است. ما توده های یخی را پیدا کردیم که از انسلادوس و اروپا، دو قمر یخی اقیانوسی منظومه شمسی ما فوران می کردند. ما توانایی دیدن جت های مشابه در سیارات فراخورشیدی دوردست را نداریم تا بفهمیم آیا اقیانوس های یخی دارند یا خیر.
اما برخی از دانشمندان ناسا فکر می کنند که ممکن است راه دیگری برای تعیین اینکه کدام سیارات فراخورشیدی ممکن است دارای اقیانوس های داخلی باشند، یافته اند.
اگرچه ما بیش از 5000 سیاره فراخورشیدی را می شناسیم، اما هرگز هیچ یک از آنها را ندیده ایم. برخی از سیارات فراخورشیدی مستقیماً تصویربرداری شده وجود دارند، اما آنها کمی بیشتر از نقطه هستند. آنها جالب هستند، اما ما نمی توانیم چیز زیادی از آنها یاد بگیریم. نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم که اقیانوس‌ها را پنهان می‌کنند یا خیر.
اگرچه ما در واقع نمی‌توانیم سیارات فراخورشیدی را به معنای عادی کلمه ببینیم، برخی از محققان راهی برای حداقل تعیین اینکه کدام سیارات فراخورشیدی ممکن است دارای اقیانوس‌های داخلی در زیر یخ باشند، ابداع کرده‌اند. تعداد زیادی سیاره فراخورشیدی وجود دارد، و این نوع کار به اخترشناسان کمک می کند تا بر روی کدام سیارات فراخورشیدی تمرکز کنند.
این نتایج در مقاله ای منتشر شده در مجله Astrophysical با عنوان “چشم انداز فعالیت کریوولکانیک در سیارات اقیانوس سردنویسنده اصلی، لینا کوئیک از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند است.
در دنیای اقیانوسی با پوسته یخی، گرمایش جزر و مد و فروپاشی رادیواکتیو عناصر در هسته جهان گرمایی را فراهم می کند که از یخ زدن اقیانوس مدفون جلوگیری می کند. گاهی اوقات آب باید از شکاف‌های پوسته‌های یخی این دنیاها فوران کند و ستون‌های آتشفشانی منجمد مانند انسلادوس و اروپا را ایجاد کند. ترفند این است که بفهمیم کدام سیارات فراخورشیدی ممکن است اقیانوس هایی در زیر پوسته های یخی خود داشته باشند.
تیم تحقیقاتی دریافتند که 17 سیاره فراخورشیدی شناخته شده ممکن است جهان های اقیانوسی یخی باشند. آنها برای شناسایی 17 سیاره فراخورشیدی از تخمین آلبیدو بر اساس اروپا و انسلادوس استفاده کردند. محققان همچنین گرمایش جزر و مدی را بر اساس مدارهای آنها محاسبه کردند و گرمایش پرتوزایی را از فروپاشی عناصر رادیواکتیو تخمین زدند که تا حدی بر اساس ترکیب عنصری سیارک‌ها در منظومه شمسی است.
آنها همچنین میزان فعالیت آبفشان را در هر یک محاسبه کردند.
کوئیک، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «تحلیل‌های ما پیش‌بینی می‌کند که این 17 جهان ممکن است سطوح پوشیده از یخ داشته باشند، اما گرمای داخلی کافی را از فروپاشی عناصر رادیواکتیو و نیروهای جزر و مدی از ستاره‌های میزبان خود دریافت می‌کنند تا از اقیانوس‌های داخلی پشتیبانی کنند.» به لطف میزان گرمای داخلی که تجربه می‌کنند، تمام سیارات مورد مطالعه ما می‌توانند فوران‌های کریوولکانیک را به شکل جت‌های آبفشان مانند نشان دهند.»
دو سیاره فراخورشیدی که معمولاً مورد مطالعه قرار می‌گیرند، در صدر فهرست کریوولکانیسم قرار دارند: پروکسیما قنطورس ب و LHS 1140 b. این جفت ممکن است صدها تا هزاران برابر بیشتر از اروپا فعالیت کریوولکانیکی داشته باشد. سه سیاره از TRAPPIST-1 نیز در میان 17 سیاره قرار دارند. خوانندگانی که اخبار سیارات فراخورشیدی را دنبال می‌کنند ممکن است برخی موارد دیگر را بشناسند: Kepler-62fKepler-1652b و GJ-514b.
تمام سیارات موجود در این لیست تقریباً به اندازه زمین هستند، با چگالی که نشان می دهد آنها کاملاً سنگی نیستند. هر کدام از اینها می تواند مقادیر قابل توجهی یخ و آب داشته باشد. از آنجایی که همه آنها بسیار سردتر از زمین هستند، احتمالاً سطوح آنها مانند اروپا و انسلادوس یخ زده است.
دو راه وجود دارد که این سیارات می توانند کریوولکانیسم را تجربه کنند و این بستگی به ضخامت پوسته های یخی دارد.
این دنیاهای اقیانوسی با پوسته یخ زده ساکن نیستند. سیارات با پوسته های یخی احتمالاً تقریباً تمام گرمای خود را از منابع داخلی دریافت می کنند، زیرا بیشتر نور ستاره ها منعکس می شود. گرمایش جزر و مد زمانی که یک سیاره به دور ستاره خود می چرخد متفاوت است، مگر اینکه مدار آن کاملا دایره ای باشد.
در سیاره‌ای با پوسته یخی ضخیم‌تر، آب مایع می‌تواند راه خود را به داخل پوسته یخی باز کند، زیرا شرایط گرمایش جزر و مد در طول زمان تغییر می‌کند و حفره‌هایی از آب مایع تشکیل می‌دهد که حاوی مواد فرار است. گاهی اوقات این محفظه های آب می توانند به دلیل ضعف در پوسته یخی منفجر شوند. در سیاراتی با پوسته نازک‌تر، آب می‌تواند مستقیماً از خود اقیانوس فوران کند.
ضخامت یخ به تعیین میزان فعالیت برودتی کمک می کند و محققان ضخامت احتمالی پوسته 17 سیاره فراخورشیدی را تعیین کردند. دمای یک سیاره ضخامت آن را تعیین می کند و محققان دریافتند که دمای سطح سیارات در نمونه سردتر از حد انتظار بوده و در برخی موارد تا 33 درجه سانتیگراد (60 فارنهایت) سردتر است.
ضخامت پوسته یخی پروکسیما B تنها حدود 58 متر (190 فوت) است و پوسته LHS-1140b تنها 1.6 کیلومتر (1 مایل) ضخامت دارد. در انتهای دیگر ترازو MOA 2007 BLG 192Lb با ضخامت حدود 38.6 کیلومتر (24 مایل) قرار دارد. در مقایسه، صفحه یخی اروپا حدود 29 کیلومتر (18 مایل) ضخامت دارد. این به ما چه می گوید؟
از آنجایی که مدل‌های ما پیش‌بینی می‌کنند که اقیانوس‌ها را می‌توان نسبتاً نزدیک به سطوح پروکسیما قنطورس b و LHS 1140 b شناسایی کرد و سرعت فعالیت آب‌فشان‌های آنها می‌تواند صدها تا هزاران برابر از اروپا بیشتر شود، تلسکوپ‌ها به احتمال زیاد فعالیت‌های زمین‌شناسی را بر روی سطح زمین شناسایی خواهند کرد. این سیارات،” نویسنده ارشد کوئیک توضیح داد.
وقتی صحبت از Proxima Centauri b می شود، ابهامات زیادی وجود دارد. تنها چیزی که به یقین می دانیم این است که آن چیزی که ستاره شناسان فکر می کنند کاملاً ثابت است منطقه نشیمن کلاسیک. فراتر از آن، ما مطمئن نیستیم که آیا او به ستاره خود وابسته است یا خیر، اگرچه این احتمال وجود دارد. اگر چنین باشد، همه چیز را در مورد دما، جو و وضعیت آبی که ممکن است در خود نگه داشته باشد تغییر می دهد. ممکن است اقیانوس‌ها در سرتاسر سیاره وجود داشته باشند یا فقط توده‌های کوچک‌تری از آب وجود داشته باشد. ممکن است تا حدی یا کاملاً یخ زده باشد و اقیانوسی مایع در زیر یخ باشد. یا ممکن است کل خشکسالی باشد.
اما اگر این تحقیق جدید درست باشد، پس جستجو برای سیارات قابل سکونت هدف قابل قبول تری دارد، بسیار نزدیکتر از آنچه فکر می کردیم به زمین. زمین میزبان جوامع زندگی در دریچه های گرمابی در اقیانوس های عمیق خود است که از نور خورشید عایق شده اند. همین اتفاق احتمالا در جهان های یخی اقیانوسی نیز رخ می دهد.
نویسندگان در نتیجه گیری خود نوشتند: «همه سیارات در نظر گرفته شده در این مطالعه به اندازه کافی بزرگ هستند و گرمایش داخلی کافی را تجربه می کنند تا اقیانوس های زیرسطحی را در اعماق مختلف زیر پوسته های یخی بیرونی قرار دهند و میزبان فرآیندهای زمین شناسی فعال، به ویژه کریوولکانیسم باشند. اگر تجربه جهان‌های اقیانوسی در منظومه شمسی ما نشانه‌ای باشد، پوسته‌های یخی نازکی که برای Proxima Cen b، Trappist-1f و تمام سیارات کپلر در مطالعه ما محاسبه کرده‌ایم، نشان می‌دهند که همه محصولات فوران به فضا پرتاب شده‌اند. اپیزودهای انجماد آتشفشانی انفجاری در این دنیاها مستقیماً از اقیانوس های زیر سطحی آنها ظاهر می شود.
این دنیاها را در رده اروپا قرار می دهد. و ما ذرات سنگی، نمک ها و مواد شیمیایی آلی را در جت های اروپا پیدا کردیم. اگر بتوانیم جت ها را در هر یک از این سیارات شناسایی کنیم، آنها حاوی شواهد مستقیمی از ترکیب اقیانوس های آنها خواهند بود.
تلسکوپ های جدیدی که به زودی آنلاین می شوند، می توانند پروکسیما قنطورس b را ببینند. تلسکوپ غول پیکر ماژلانی در چند سال آینده آنلاین خواهد شد و وضوح تصویر PCB را به راحتی مشاهده خواهد کرد. جدایی زاویه ای نزدیکترین سیاره فراخورشیدی شناخته شده، پروکسیما b، از پروکسیما قنطورس به راحتی در دسترس است.
با توجه به وب سایت تلسکوپ غول پیکر ماژلان، ماژلان غول پیکر با اپتیک تطبیقی. این احتمال وجود دارد که این تلسکوپ قدرتمند بتواند هر توده‌های کریوولکانیکی را که از اقیانوس بیرون می‌آیند را شناسایی کند.
وقتی ماژلان و دیگر تلسکوپ های جدیدتر و قدرتمندتر ما در چند سال آینده آنلاین شوند، نجوم تغییر خواهد کرد. و اگر ماژلان غول پیکر بتواند فعالیت آبفشان پروکسیما قنطورس b را اندازه گیری کند، و اگر مقدار زیادی از آن را بیابد، جستجوی حیات نیز تغییر خواهد کرد.
به جای تمرکز بر منطقه قابل سکونت کلاسیک اطراف ستارگان، می‌توانیم به سیارات دورتر نگاه کنیم، جایی که اقیانوس‌های حامی حیات ممکن است در زیر کلاهک‌های یخی وجود داشته باشند. اگر اخترشناسان بتوانند راهی برای شناسایی جت های بیشتر و اندازه گیری آنچه در آنها وجود دارد بیابند، آنگاه جستجوی حیات گام بزرگی به جلو برخواهد داشت.
