تهویه مطبوع در سیاره‌های فراخورشیدی

* اخترشناسان دانشگاه کاتولیک لُووِن بلژیک نشان داده‌اند که برهمکنش میان سطح و هوای یک سیاره‌ی فراخورشیدی پیامدهای عمده‌ای برای دمای آن دارد. این دما هم به نوبه‌ی خود یک عنصر کلیدی برای ما در جستجوی سیاره‌های زیست‌پذیر در ورای سامانه‌ی خورشیدی است.
در این تصویر آمار باد، دما، و برهمکنش سطح-هوا را در سیاره‌ای که ۱.۴۵ برابر بزرگ‌تر از زمین است و به گرد یک کوتوله‌ی M می‌چرخد می‌بینیم. بالاترین نماها باد و دما در لایه‌های بالایی جو را نشان می‌دهند. دو نمای میانی باد و دما را در سطح سیاره نشان می‌دهند. در سمت چپ، سایش سطح-هوا به اندازه‌ی زمین است و در سمت راست، ۱۰ برابر زمین. هر یک از این دو سناریو تاثیر متفاوتی بر اقلیم سیاره می‌گذارند: سمت راستی زیست‌پذیرتر است.

اخترشناسان اکنون برای یافتن سیاره‌های بیرون از سامانه‌ی خورشیدی -که به نام سیاره‌ی فراخورشیدی یا فراسیاره هم شناخته می‌شوند- بر سیاره‌هایی سنگی تمرکز کرده‌اند که همانند زمین نیستند. این گونه سیاره‌ها به گرد ستارگانی به نام کوتوله‌های M می‌چرخند، ستارگانی که از خورشید ما کوچک‌ترند. کوتوله‌های M در پهنه‌ی کیهان بسیار پرشمارتر از ستارگان خورشیدسان هستند و به همین دلیل احتمال این که اخترشناسان نخستین فراسیاره‌ها را پیرامون این کوتوله‌ها بیابند بسیار بیشتر است. بیشتر سیاره‌هایی که به گرد کوتوله‌های M می‌چرخند در قفل گرانشی با آنها هستند، یعنی همیشه یک سمت آنها رو به ستاره است [مانند ماه و زمین-م]. در نتیجه آنها دو سمتِ همیشه شب و همیشه روز دارند. سمتی که همیشه روز است داغ‌تر از آنست که بتواند پذیرای زندگی باشد و برعکس آن، سمت همیشه شب هم سردتر از آنست که زیست‌پذیر شود.

سال گذشته پژوهشگران دانشگاه لوون، لودمیلا کارونی، پرفسور رونی کپنر، و لین دچین نشان داده بودند که سیاره‌هایی با سمت‌های همیشه روز بسته به سامانه‌ی "تهویه‌ی مطبوع" (هوارسانی مطبوع)  در آنها، شاید بتوانند زیست‌پذیر شوند. دو سوم سامانه‌ی احتمالی تهویه‌ی مطبوع در این فراسیاره‌ها از هوای سمت شب برای خنک کردن هوای سمت روز کمک می‌گیرند. و اگر دما و هوا مناسب شود، سیاره‌هایی با سمت‌های همیشه شب و همیشه روز هم می‌توانند زیست‌پذیر شوند.

بر پایه‌ی پژوهش تازه‌ی لودمیلا کارونی، این که آیا سامانه‌ی تهویه‌ی مطبوع واقعا کارآیی دارد یا نه بستگی به برهمکنش میان سطح سیاره و هوای آن دارد.

کارونی می‌گوید: «ما برای بررسی این برهمکنش صدها مدل رایانه‌ای پدید آوردیم. در شرایط آرمانی هوای خنک از سمت شب به سمت روز جابجا می‌شود و در آنجا کم کم زیر نور ستاره گرم می‌شود. گرم که شد بالا می‌رود و وارد لایه‌های بالایی جَو می‌شود و از آنجا دوباره به سمت شب سیاره می‌رود.»

ولی این همه جا کارآیی ندارد: در استوای بسیاری از سیاره‌های سنگی یک جریان نیرومند هوا در لایه‌های بالایی جو وجود دارد که با گردش هوای گرم و رفتن آن به سمت شب تداخل می‌کند. سامانه‌ی تهویه‌ی مطبوع از کار می‌افتد و سیاره به دلیل سرد شدن و گرم شدنِ بی‌اندازه‌ی دو سمتش زیست‌ناپذیر می‌شود.

کارونی می‌افزاید: «مدل‌های ما نشان می‌دهند که سایش و اصطکاک میان سطح سیاره و لایه‌های پایین‌ترِ هوایش می‌تواند این جریان‌های نیرومند را سرکوب کنند. [پس] اگر سایش سطح و هوا بالا باشد، سامانه‌ی تهویه‌ی مطبوع همچنان کارآیی‌ خواهد داشت.»

پژوهشگران دانشگاه لوون دو دسته مدل‌ پدید آوردند. دسته‌ای که در آنها برهمکنش سطح-هوای فراسیاره همانند زمین بود، و دسته‌ی دیگر مدل‌هایی که در آنها این برهمکنش ۱۰ برابر زمین بود. در دسته‌ی دوم، فراسیاره زیست‌پذیرتر می‌شد. اگر سیاره‌ای که سامانه‌ی تهویه‌ی مطبوعش خوب کار می‌کند همنهش جو آن نیز خوب باشد، شانس زیست‌پذیر بودنش برای ما بسیار بالا می‌رود.

--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
KU Leuven - Belgium - exoplanet - planet - habitable - Solar System - Earth - M dwarf - Sun - Ludmila Carone - Rony Keppens - Leen Decin - air conditioning - rocky planet - friction

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه