تلسکوپ فضایی جیمز وب سپس دستاوردهای انقلابی خود در تحلیل جو سیارات فراخورشیدی، موفق به شناسایی مولکولهای آب نیمهسنگین HDO در اتمسفر سیاره غولپیکر WASP-39b شد که نشانهای جدید برای سنجش حیاتپذیری است. این سیاره در فاصله تقریباً ۷۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.
به ریپورت ساینسآلرت، مولکول معمولی آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. هیدروژن معمولی (پروتیوم) دارای یک پروتون و یک الکترون است. اما در مولکول آب نیمهسنگین، یکی از اتمهای هیدروژن جای خود را به ایزوتوپ دوتریوم میدهد که علاوهبر پروتون، یک نوترون اضافی نیز دارد و سبب سنگینترشدن مولکول میشود.
به مولکولهایی که فقط در ترکیب ایزوتوپی اتمهای خود تفاوت دارند، ایزوتوپولوگ گفته میشود. سنجش نسبت دوتریوم به هیدروژن در اتمسفر یک سیاره، اثر انگشت شیمیایی منحصربهفردی ارائه میدهد که میتواند تاریخچه پیدایش، تحول جوی و منشأ آب آن سیاره را افشا کند.
کشف نشانه حیات توسط تلسکوپ جیمز وب
نتایج پژوهش محققان نشان داد که نسبت دوتریوم به هیدروژن در اتمسفر WASP-39b به میزان زیادی از غولهای گازی منظومه شمسی (مانند مشتری و زحل) بالاتر است؛ این موضوع سوژه اصلی تحلیلهای پژوهشگران قرار گرفت.
دانشمندان در پیشنویس مقاله خود برای توضیح غنیشدن جو این سیاره از دوتریوم، دو سناریوی اصلی را مطرح کردهاند:
- سیاره WASP-39b غول گازی داغ با گرانش نسبتاً کم و ابعاد پفکرده است که با فاصلهای بسیار نزدیک (بیش از ۲۰ برابر نزدیکتر از فاصله زمین به خورشید) به دور ستاره خود میچرخد. به دلیل دمای بالای اتمسفر (نزدیک به ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد)، مولکولهای سبکتر آب معمولی راحتتر فرار میکنند و به فضای بیرونی میروند؛ درحالیکه آب نیمهسنگین به دلیل وزن بیشتر در اتمسفر باقی میماند.
- سناریوی دوم این است که WASP-39b ابتدا در نواحی سردتر و دوردست منظومه خود، فراتر از «خط برف» در قرص پیشسیارهای شکل گرفته است؛ جایی که یخهای اولیه بهطور طبیعی دارای مقادیر بالاتری از دوتریوم بودهاند. سپس این سیاره در طی زمان به سمت داخل منظومه مهاجرت کرده و به موقعیت سوزان فعلی خود رسیده است.
اگرچه WASP-39b به دلیل دمای سوزان و ساختار گازی خود حالا به هیچ عنوان گزینهای برای حیاتپذیری محسوب نمیشود، اما ارزش این کشف در اثبات توانایی ابزارهای جیمز وب برای ردیابی ردپاهای بسیار کمرنگبندی ایزوتوپی است.
آب نیمهسنگین درحالحاضر دستیافتنیترین ردیاب برای اندازهگیری نسبت دوتریوم به هیدروژن در جو جهانهای بیگانه است. این دستاورد نوید آن را میدهد که در آینده نزدیک، دانشمندان بتوانند وجود آب نیمهسنگین را در اتمسفر سیارات فراخورشیدی خاکی و معتدل نیز بسنجند و از آن به عنوان یک ردپای زیستی و شاخص حیاتپذیری استفاده کنند.
