في تطور يجعل علماء الفلك يعدلون نماذجهم وربما توقعاتهم، رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي سحباً جليدية مائية على كوكب غازي بعيد. الاكتشاف، الذي قادته إليزابيث ماثيوز في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA)، تم على الكوكب إبسيلون إندي أب، وهو نظير للمشتري يبدو أكثر تعقيداً مما كنا نعتقد.
يمثل هذا خطوة مهمة في المسيرة الطويلة البطيئة من مجرد اكتشاف الكواكب الخارجية إلى فهمها فعلياً. لعقود، من 1995 حتى حوالي 2022، كانت اللعبة مجرد اكتشاف عبر طرق غير مباشرة. إطلاق تلسكوب جيمس ويب في 2022 غيّر ذلك، مُمكِّناً دراسة تفصيلية للغلاف الجوي، رغم أننا ما زلنا بحاجة إلى بضعة تلسكوبات أخرى قبل أن نتمكن من البحث عن لافتات حدائق للمخلوقات الفضائية.
كما صرحت المؤلفة الرئيسية إليزابيث ماثيوز بمنظور مُعجب: 'يسمح لنا تلسكوب جيمس ويب أخيراً بدراسة كواكب مشابهة للنظام الشمسي بتفصيل. لو كنا كائنات فضائية، على بعد عدة سنوات ضوئية، وننظر إلى الشمس، فإن تلسكوب جيمس ويب هو أول تلسكوب سيسمح لنا بدراسة المشتري بتفصيل.' المعنى الضمني بالطبع هو أن دراسة الأرض بتفصيل ستتطلب تقنية لم نخترعها بعد، وهو أمر ربما يكون للأفضل.
كانت دراسة كواكب مشابهة حقاً للمشتري صعبة لأن أسهل طريقة تتطلب مرورها أمام نجمها، مما يفضل العمالقة الغازية الساخنة القريبة. تمكن فريق ماثيوز من تجاوز هذا بتصوير إبسيلون إندي أب مباشرة باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة MIRI في تلسكوب جيمس ويب. الكوكب، الذي يدور حول النجم إبسيلون إندي أ في كوكبة الهندي، هو شخصية ضخمة بكتلة تعادل 7.6 من كتلة المشتري لكن بقطر مشابه. يدور على بعد حوالي أربعة أضعاف المسافة بين المشتري والشمس من نجمه الأبرد قليلاً، مما يمنحه درجة حرارة سطح بين 200 و 300 كلفن (-70 إلى +20 درجة مئوية). هذا أكثر دفئاً من المشتري الذي تبلغ حرارته 140 كلفن، وهو حرارة متبقية من تكوينه ستتبدد ببطء على مدى مليارات السنين.
استخدم الفريق كوروناغراف على MIRI لحجب ضوء النجم والتقط صوراً عند 11.3 ميكرومتر، خارج الطول الموجي المرتبط بالأمونيا. بمقارنة هذه مع صور عام 2024 عند 10.6 ميكرومتر، تمكنوا من تقدير مستويات الأمونيا. الأجهزة التي بناها معهد ماكس بلانك لعلم الفلك تستحق إشادة هنا.
المفاجأة؟ الغلاف الجوي العلوي للمشتري يهيمن عليه غاز الأمونيا وسحب. كان متوقعاً أن يحتوي إبسيلون إندي أب على الكثير من غاز الأمونيا، لكن ليس سحباً. بدلاً من ذلك، أظهرت الملاحظات أمونيا أقل من المتوقع. التفسير الرئيسي؟ سحب جليدية مائية سميكة ومتقطعة، مثل سحب السمحاق الأرضية، تعترض الطريق.
يقدم هذا مشكلة مُبهِجة لعلماء الفلك، الذين غالباً ما تبسّط نماذجهم الحاسوبية الأمور بتجاهل السحب لأنها صعبة المحاكاة. وصف المؤلف المشارك جيمس مانغ من جامعة تكساس في أوستن الأمر بأنه 'مشكلة رائعة أن نواجهها'، مشيراً إلى أن تلسكوب جيمس ويب يكشف تعقيداً بدأت النماذج الآن 'في التقاطه'.
المستقبل يبدو غائماً بأفضل معنى الكلمة. تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي التابع لناسا، المقرر إطلاقه في 2026-2027 بمشاركة معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، يجب أن يكون ممتازاً في الكشف المباشر عن السحب الجليدية المائية العاكسة. في الوقت نفسه، يسعى فريق ماثيوز للحصول على وقت إضافي من تلسكوب جيمس ويب لدراسة نظائر أخرى باردة للمشتري، لبناء الأساس للهدف النهائي: دراسة عوالم شبيهة بالأرض، وذات يوم، البحث عن علامات أننا لسنا وحدنا.
نُشرت النتائج في مجلة Astrophysical Journal Letters بقلم إي. سي. ماثيوز وآخرون. الباحثون المشاركون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك هم إليزابيث ماثيوز وبهافيش راجبوت، بالتعاون مع جيمس مانغ وكارولين مورلي (جامعة تكساس في أوستن)، وآريان كارتر وماتيلد مالان (معهد علوم تلسكوب الفضاء)، وآخرين.