ميلياردها سياره زمين مانند در كهكشان وجود دارد؛ پس چرا نمي‌توانيم آن‌ها را پيدا كنيم؟
در سال ۲۰۰۹، تلسكوپ فضايي كپلر به‌طورمداوم تقريبا به ۲۰۰ هزار ستاره در گوشه‌ي كهكشان راه شيري چشم دوخته بود. اين رصدخانه با موقعيت‌يابي سياره‌هاي سنگي كوچك در مناطق معتدل ازانديشه متخصصين گرما و خورشيدهاي زرد و درك ميزان منحصربه‌فردبودن زمين در كل جهان، به‌دنبال مكان‌هايي مي‌گشت كه ممكن بود ميزبان حيات باشند. هرچند مأموريت اين تلسكوپ عرصه‌ي مطالعه‌ي سياره‌هاي فراخورشيدي را متحول كرد، اهداف اصلي مدانديشه متخصصين تا حد زيادي تحقق نيافت. بروز نقصي متخصص در سال ۲۰۱۳ مأموريت اوليه‌ي كپلر را كوتاه كرد و اخترشناسان بعدها در مجموعه‌داده‌هاي به‌دست‌آمده، تنها يك سياره‌ي زمين‌مانند شناسايي كردند.
يك دهه بعد، پژوهشگران درنهايت در حال نزديك‌شدن به يافتن پاسخ براي برخي پرسش‌هاي مطرح‌شده‌ي كپلر هستند. سياره‌هاي زمين‌مانند احتمالا ناياب هستند؛ اما نه‌چندان زياد؛ زيرا به‌نقل از تجزيه‌وتحليلي تازه از داده‌هاي كپلر كه ماه مه در نشريه‌ي اخترفيزيكي منتشر شد، تقريبا از هر پنج ستاره‌ي زرد، يكي ممكن است يك سياره‌ي مشابه با زمين داشته باشد. اگر نتيجه‌گيري پژوهشگران درست باشد، راه شيري احتمالا خاستگاه نزديك به ۶ ميليارد سياره‌ي زمين‌مانند است. تاكنون، ۴ هزار سياره‌ي فراخورشيدي احتمالي را شناسايي كرده‌ايم كه از‌اين‌بين، تنها يكي به زمين آبي ما شباهت دارد؛ پس ساير سياره‌ها كجا هستند؟
ديرك شولز ماكو، اخترزيست‌شناس در دانشگاه متخصص برلين، مي‌گويد سياره‌هاي واقعا زمين‌مانند به‌خودي‌خود در جايي پنهان نشده‌اند؛ بلكه صرفا تلسكوپ‌هاي ما هنوز براي پيدا‌كردن آن‌ها به‌اندازه‌ي كافي حساس نيستند. اگر ستاره‌شناسان مي‌خواهند زمين دوم را پيدا كنند، پژوهش‌ها حول محور تعدد چنين جهان‌ها، به تلسكوپ‌هاي آتي بهترين فرصت را براي موفقيت مي‌دهند.
در بستر معنايي كنوني از سياره‌هاي فراخورشيدي، عبارت «زمين‌مانند» لاخبار تخصصيا به نقطه‌ي كم‌رنگ آبي دلالت نمي‌كند. از نگاه تلسكوپ، اصلا نقطه‌اي آبي وجود ندارد و هرآنچه به‌انديشه متخصصين مي‌آيد، صرفا افت نور گاه‌به‌گاه ستاره هم‌زمان با گذر سياره از مقابل آن است. بااين‌حال، پژوهشگران با رصد همين افت نورها توانسته‌اند حقايق مهمي را دريابند. به‌عنوان مثال، سوسو عميق نمايانگر سياره‌هاي غول‌پيكر است و افت نور مكرر نشان مي‌دهد سياره در مداري كوچك و نزديك به ستاره مي‌چرخد. سياره درصورتي لقب زمين‌مانند را مي‌گيرد كه خصوصياتي منحصربه‌فرد آن را در منطقه‌اي به‌نام كمربند حيات قرار داده باشد؛ محدوده‌اي مطبوع كه در آن، گرماي ستاره به آب سطحي امكان مي‌دهد به‌شكل مايع باقي بماند.
ميشل كونيموتو، متخصص سياره‌هاي فراخورشيدي و سرپرست مطالعه‌ي جديد، تعريفي استاندارد از سياره‌ي زمين‌مانند را به‌كار گرفت: جهاني با اندازه‌ي بين سه‌چهارم و يك‌ونيم برابر ما در حال چرخش به دور ستاره‌اي خورشيدمانند (نوع جي) و در فاصله‌ي مداري بين ۰/۹۹ و ۱/۷ برابر ما. در منظومه‌ي شمسي، تنها زمين واجد اين شرايط است؛ زيرا مريخ اندازه‌اي بيش‌از‌حد كوچك دارد و زهره نيز بيش‌از‌حد نزديك به دور خورشيد مي‌چرخد.
همان‌طوركه پژوهش كونيموتو نشان مي‌دهد، جهان‌هايي كه سه خصوصيت يادشده را داشته باشند، قطعا در كهكشان وجود دارند؛ اما شناسايي آن‌ها دشوار است. افت نور سياره‌هاي كوچك را به‌سختي مي‌توان رصد كرد و ممكن است تنها هر چندصد روز يك‌بار از مقابل ستاره‌شان گذر كنند؛ درحالي‌كه ستاره‌شناسان دست‌كم به سه گذر نياز دارند تا با اطمينان مدعي شناسايي سياره شوند. بدتر از همه، خورشيدهاي زرد را به‌ندرت مي‌توان پيدا كرد؛ به‌نحوي كه تنها ۷ درصد از ۴۰۰ ميليون ستاره‌ي موجود در راه شيري را تشكيل مي‌دهند. بخش عمده‌ي ستارگان كهكشان ما كوتوله‌هاي قرمز كم‌نوري هستند كه ممكن است سياره‌هاي نزديكشان را با شراره‌هاي كشنده بسوزانند.
برنامه‌ريزان مأموريت هنگام پرتاب كپلر به تعداد اندك ستاره‌هاي خورشيدمانند واقف نبودند. اين تلسكوپ فضايي تقريبا بختي براي تكميل جست‌وجوي تعيين‌شده‌ي اوليه‌اش نداشت و به‌منظور رصد سه گذر از سياره‌هاي كُندتر در حال چرخش در لبه‌ي بيروني كمربندهاي حيات ستاره‌شان، نياز داشت بيش از هفت سال بي‌وقفه بخشي از آسمان را زير انديشه متخصصين بگيرد؛ اما دستگاه نشانه‌گيري آن پس از چهار سال خراب شد. اين مدت صرفا براي يافتن سياره‌هاي واقع در تقريبا نيمه‌ي دروني كمربندهاي حيات ستارگان كفايت مي‌كرد.
علاوه‌براين، كپلر با درانديشه متخصصينداشتن خورشيد طراحي شده بود؛ اما معلوم شد ستاره‌ي ما به چند دليل منحصربه‌فرد است. كونيموتو مي‌گويد: «خورشيد تمايل دارد بسيار آرام باشد؛ درحالي‌كه ستارگان كپلر دراثر سوزانندگي ذاتي‌شان، پرسروصداتر هستند؛ از‌اين‌رو، يافتن سياره‌هاي زمين‌مانند دشوارتر [از حد انتظار طراحان مأموريت] بود.»
نتيجه‌ي مأموريت كپلر كشف هزاران سياره‌ي فراخورشيدي بود كه اغلبشان غول‌هايي بزرگ در فاصله‌ي نزديك به ستارگان ميزبانشان بودند؛ اما پژوهشگران در تلاش براي پي‌بردن به وجود جهان‌هاي آشناتري بوده‌اند كه كپلر موفقيت چنداني در رصدشان نداشت. كپلر ۴۵۲ بي كه ۱۰ درصد بزرگ‌تر از زمين و يك سالش تنها سه هفته طولاني‌تر از ما است، تنها استثناي زمين‌مانند محسوب مي‌شود.
پژوهش جديد برپايه‌ي روش توسعه‌يافته‌ي دانلي سو، ستاره‌شناس دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا، در سال ۲۰۱۸ انجام شده است. پيش‌تر، اغلب پژوهشگران بر اين گمان بودند كه حتي اندازه‌ي سياره‌ها و مدارها متنوع خواهد بود؛ اما همان‌طوركه تعداد سياره‌هاي فراخورشيدي افزايش يافته است، برخي از انواع جهان‌ها متداول‌تر از ديگران به‌انديشه متخصصين آمده‌اند. به‌عنوان مثال، براي سياره‌هايي با سال كوتاه‌تر از ۱۰۰ روز زميني، بسياري ۵۰ درصد و بسياري ۱۵۰ درصد بزرگ‌تر از زمين هستند؛ درحالي‌كه چند سياره، اندازه‌اي دوبرابر زمين دارند. سو و كونيموتو هر دو به‌منظور تطبيق اين عجايب توجيه‌ناپذير داده‌هاي كپلر از اندازه و مدار سياره‌ها را به دسته‌هاي مختلف تقسيم و تمام آن‌ها را به شيوه‌اي مستقل‌تر تجزيه‌وتحليل كردند. كونيموتو يك گام فراتر رفت و بدون اتكا به فهرست رسمي، فهرست خود از سياره‌هاي فراخورشيدي كانديدا را ساخت.
درپايان، كونيموتو دريافت سياره‌اي زمين‌مانند ممكن است تقريبا از هر ۵ ستاره به دور يكي در حال چرخش باشد. بااين‌حال، او تأكيد كرد اين ميزان برآورد بسيار زياد است و امكان دارد جهان‌ها تا حدي ناياب‌تر باشند. نتايج او نمايانگر اجماعي نوظهور است كه نسبت زمين به خورشيد در راه شيري را درحدود تقريبي يك به دَه مي‌داند. اين رقم همچنان تخميني جسورانه است و كونيموتو به آن اذعان مي‌كند؛ اما از برآوردهاي مختلف منتشرشده در گذشته مطمئن‌تر است كه به وجود يك زمين در پيرامون هر ۵۰ خورشيد تا دو زمين در حال چرخش به دور هر يك خورشيد اشاره مي‌كردند.
- راه شيري احتمالا ميزبان ۳۶ تمدن بيگانه با توانايي برقراري ارتباط راديويي است
- اخترزيست‌شناسي: حيات فراتر از زمين
شولز ماكو برآورد پژوهشگران را «منطقي» مي‌داند و مي‌گويد اين نوع پژوهش نگاهي ارزشمند به پاسخ پرسش‌هاي شناخت‌ناپذير به ما مي‌دهد؛ نظير «آيا منظومه‌ي شمسي ما سامانه‌اي معمولي است يا از عجايب به‌شمار مي‌آيد؟» بااين‌حال، او هشدار مي‌دهد نبايد اجازه داد تصورات افراد به‌قدري بلندپروازانه شود كه كهكشان را لبريز از ميلياردها كره‌ي آبي و سبز بدانند. شاخص‌هاي محدود مربوط به مدار و اندازه و نوع ستاره اطلاعات چنداني دراين‌باره نمي‌دهد كه سياره‌ها اتمسفر محافظتي و محافظ مغناطيسي و آب يا مواد لازم براي ظهور حيات دارند يا نه.
برآوردهاي مشابه با نتيجه‌گيري كونيموتو مي‌تواند مأموريت‌هاي آتي را نيز شكل دهد و درمقايسه‌با كپلر، فرصت بيشتري براي يافتن سياره‌هاي زمين‌مانند به آن‌ها بدهد. هرچه اين سياره‌ها متداول‌تر باشند، برنامه‌ريزان مأموريت بيشتر مي‌توانند بر طراحي ابزارهايي تمركز كنند كه به‌جاي نگاه گذرا، دقيق هر جهان را موشكافي كنند.
به‌عنوان مثال، شولز ماكو اميدوار است كپلرهاي آينده نورگيرهايي همراه داشته باشند تا با مسدودكردن نور ستاره، سياره‌هاي فراخورشيدي را به‌عنوان پيكسل‌هايي واحد ثبت كنند كه تغييراتش مي‌تواند نمايانگر گذر فصل‌ها يا وجود كلاهك‌هاي يخي باشد. چنين نوآوري‌هايي مي‌توانند تعاريف پژوهشگران از ماهيت سياره‌ي زمين‌مانند را محدود كند؛ اما شولز موكو پيش‌بيني مي‌كند تا كشف قطعي و بي‌شبهه‌ي زمين دومي كه حيات چهره‌ي آن را دگرگون كرده باشد، هنوز مسير درازي در پيش است. او مي‌گويد: «اگر صرفا از همين فناوري موجود كنوني استفاده كنيم، به‌انديشه متخصصين مي‌آيد چندين سال نوري [تا كشف زمين دوم] فاصله داريم.»
هم انديشي ها