אולי באופן מפתיע, רוב הכוכבים בגלקסיה אינם כאלהשֶׁמֶששיבוטים אך כדורים קטנים יותר של גז ופלזמה הידועים בשם ננסים אדומים, בערך במחצית מגודל הכוכב של כדור הארץ.

אסטרונומים התמקדו בכוכבים אלה כמקומות מגרים לחפש בהם עולמות ראויים למגורים כבר זמן מה. לא רק שהם הכוכבים המאוכלסים ביותר, אלא שקל יותר לחקור את כוכבי הלכת שלהם מנקודת מבט מעשית. שיטות זיהוי האטמוספירה הנוכחיות עובדות בצורה הטובה ביותר כאשר כוכבי לכת מסתובבים קרוב למדי לכוכבים שלהםמֶרחָב. הטמפרטורות הקרירות יחסית של כוכבי ננס אדומים מהוות הזדמנות לעולמות להיות קרובים יותר מבלי לטגן.

למרות הפוטנציאל של הגמדים האדומים, אף אחד לא יודע בוודאות אם לעולמות שלהם יכולה להיות אטמוספרה, או אילו כימיקלים יכולים להיות באוויר.

בקרוב יתחילו מדענים לענות על השאלות הללו עםטלסקופ החלל ג'יימס ווב, שותפות שלנאס"אועמיתיו האירופים והקנדיים. תוכנית חדשה בקנה מידה גדול תקציב כ-500 שעות לתצפית על כוכבי לכת סלעיים המקיפים כוכבים אדומים קטנים, במיוחד כדי לחפש אטמוספרות.

למרות שהסקר מיועד למחזור המחקר הרביעי של ווב, שמתחיל ביולי הבא, התצפיות עשויות להתחיל מוקדם יותר, אמר נסטור אספינוזה, אסטרונום העומד בראש צוות היישום של התוכנית.

"זו אחת מאותן תוכניות בסיכון גבוה ותגמול גבוה", אמר ל-Mashable. "תאר לעצמך שלכל המטרות, אנחנו מזהים אטמוספרות. ואז אתה עונה על השאלה 'כן, אטמוספרות מאוד נפוצות סביב הכוכבים האלה. זה אומר שאולי החיים יכולים להופיע'. מצד שני, אם תגלה שלאף אחת מהן אין אטמוספרות, זה יהיה די עצוב, אבל גם די מעניין, זה אומר שהמערכת הפלנטרית שלנו היא ממש ממש מיוחדת".

רוב האסטרונומים מסכימים על כךזיהוי אטמוספרותהוא מכריע בחיפוש אחר עולמות ראויים למגורים. נאס"א קראה בשובבות לאטמוספירה של כדור הארץ עצמו "שמיכת הביטחון" שלה: בלעדיה, סוג החיים הפורחים כאן לא היה קיים. הגולם הזה מחזיק חמצן באוויר ומסנן קרינה אולטרה סגולה מזיקה מהשמש, כל זאת תוך שמירה על חום העולם שלנו. יתר על כן, הוא יוצר לחץ המאפשר למים נוזליים להיאגר על פני השטח.

מדענים מצאו סימנים של אטמוספרות המקיפות רבות מהסביבה5,700כוכבי לכת חיצוניים שהתגלו עד כה, אבל כולם היו בסביבהכוכבי לכת ענקיים בגז, כמויוּפִּיטֶר, כאשר אוויר עשוי בעיקר מימן. המצוד אחר עולם יבשתי יותר חבוש באווירה מגוננת חמק עד כה מהאסטרונומים, אם כי ווב עזר לאחרונה למדענים למצוא כמה הימורים סבירים, כגון55 Cancri ה,ג"י 486 ב, וLHS 1140 ב.

ג'ניפר לוץ, המנהלת את הפעילות של ווב והאבל במכון המדע של טלסקופ החלל בבולטימור,לאחרונה החליטו ליזוםסקר כוכבי הלכת הסלעיים תוך שימוש בזמן שיקול דעתו של הבמאי, באותו האופן בקמפיינים מדעיים מהפכניים כמותמונות שדה עמוק של האבליצא לפועל. בנוסף לעבודתו של ווב, הסקר החדש יכלול כ-250 מסלולים של תצפיות אולטרה סגול על ידי טלסקופ האבל כדי לסייע באפיון פעילותם של כוכבי הננס האדומים.

האבל ימלא תפקיד מרכזי בגילוי האם אחד מהעולמות הארציים האלה יכול בכלללהחזיק באווירהכל כך קרוב לכוכב שמפציץ אותו כל הזמן בקרינה.

"זה מסר יפה להפיץ שם," אמר אספינוזה. "אנשים חושבים שווב הוא היורש של האבל, אבל זה לא ממש נכון. הם משלימים זה את זה. זה סוג של צוות החלומות המושלם לעשות את העבודה הזו".

טכניקת ליקוי משני

מאז ווב נפתח לעסקים, חוקרים השתמשו לעתים קרובות בטכניקה הנקראתספקטרוסקופיה של העברהלחקור כוכבי לכת אקסופלנטים. כאשר העולמות הללו חוצים מול הכוכב המארח שלהם, אור הכוכבים מסונן דרך האטמוספרות שלהם. מולקולות בתוך האטמוספירה סופגות אורכי גל או צבעים מסוימים של אור, ולכן על ידי פיצול האור לחלקיו הבסיסיים - כמו קשת בענן - יכולים אסטרונומים לזהות אילו מקטעי אור חסרים כדי להבחין במבנה המולקולרי של האטמוספירה.

אבל לשיטה הזו היו חסרונות. אם אור הכוכבים היה אחיד לחלוטין, זה היה דבר אחד, אבל כוכבי ננס אדומים, הידועים גם בשם גמדים M, יכולים לקבלנקודות כוכביםבדיוק כמו השמש, מה שגורם לשונות באותות. בעיה זו, הנקראת זיהום כוכבים, הובילה לאחרונה את מדעני ווב לאמץ טכניקה נוספת, המכונה תצפיות ליקוי משני.

עִםליקויים משניים, זה משחק מחבואים. מדענים מודדים את האותות של הגמד האדום וכוכב הלכת כאשר כוכב הלכת נמצא לצד הכוכב. ואז, כאשר מסלול כוכב הלכת לוקח את העולם מאחורי הכוכב, מדענים אוספים את אות האור של הכוכב לבד. על ידי הפחתת הכוכב מהסך הכל, החוקרים יכולים לבודד את האור שמגיע רק מכוכב הלכת. הצוותים ישתמשו במסנן אורך גל מסוים שיכול לזהות פחמן דו חמצני, הנחשב כמרכיב אטמוספרי סביר.

מדענים גם יבצעו מדידות תרמיות כדי לקבל תחושה מוקדמת אם אטמוספרה יכולה להיות נוכחת. אם הטמפרטורה נמוכה מהצפוי, זוהי אינדיקציה חזקה לכך שאטמוספירה עבה מפיצה אנרגיה מחוף היום של כוכב הלכת - חצי הכדור הפונה לכוכב - אל צד הלילה.

הסקר של ווב על עולמות הרוקי

הקמפיין החדש יאפשר למדענים לבצע סקר10 עד 20 עולמות סלעיים, עם דגש על כוכבי לכת בין 200 ל-450 קלווין. לשם השוואה, כדור הארץ הוא 288 קלווין, או ממוצע של 59 מעלות פרנהייט. רוב המטרות יהיו פחות מפי שניים מכדור הארץ. המכון למדע טלסקופ החלל יפרסם קריאה ליועצים שיעזרו בקביעת רשימת היעדים.

עבור קווין סטיבנסון, אסטרופיזיקאי במעבדת ג'ונס הופקינס לפיזיקה יישומית, רשימת המשאלות תכלול את GJ 486 b, עולם שהוא חקר בעבר, וLTT 1445 א ב, אחד המקרים החזקים הקרובים ביותר לאוויר. הוא מאמין שקמפיין ווב יקדם את הבנתם של בני האדם לגבי עולמות סלעיים בעשור.

"תוכנית הסקרים הזו תהיה הצעד הגדול הבא לקראת תשובה לשאלה 'האם אנחנו לבד?'", אמר סטיבנסון באימייל. "ללא אטמוספירה, קשה לראות כיצד חיים, לפחות כפי שאנו מכירים אותם, יכולים לשרוד על כוכב לכת".

אם לרוב כוכבי הלכת המקיפים M-גמדים יתברר שאין להם אטמוספירה, אז מכשיר עתידי, המצפה עולמות חיים, הופך חשוב יותר בחיפוש אחר חיים מעבר למערכת השמש הזו, אמר. הטלסקופ דמוי האבל צפוי להתמקד בעולמות יבשתיים המקיפים כוכבים דמויי שמש.

אבל לפריצת דרך יכולה להיות השפעה עצומה על אופן השימוש בווב ובמצפי דגל אחרים בעתיד, אמרה שרה מורן, מדענית אקזופלנטה במעבדת הירח והכוכבים של אוניברסיטת אריזונה.

"אם התוכנית מסוגלת לקבוע סופית שלאחד מהעולמות הסלעיים האלה סביב כוכב גמד M יש אווירה, זה באמת יכול להעמיד את הבמה לא רק לשארית חיי הפעילות המדעית של JWST", אמרה בדוא"ל, "אבל אולי גם זה של המצפה הגדול הבא."