محققان در حال کپی برداری از آب و هوای سیارات فراخورشیدی برای کمک به یافتن حیات فرازمینی هستند
به لطف تحقیقات انجام شده در دپارتمان مهندسی مکانیک توسط پل ام رادی با دانشمندان آزمایشگاه رانش جت (JPL) دانشمندان مجبور نیستند سال های نوری را طی کنند تا از جو سیارات فراخورشیدی نقشه برداری کنند.
رایان کول (Ph.D. MechEngr'21) آزمایشی را توسعه داده است که آب و هوای واقعی سیارات خارج از منظومه شمسی را در یک ابزار 2000 پوندی در آزمایشگاه پروفسور گرگ ریکر در محوطه دانشگاه کلرادو در بولدر بازسازی می کند. با رسیدن به شرایط مشابه در دمای بالا و فشار بالا که در بسیاری از سیارات فراخورشیدی یافت می شود، این ابزار می تواند گازهای موجود در جو آنها را ترسیم کند، که ممکن است روزی به بشریت کمک کند تا زندگی در سیارات دیگر را پیدا کند.
ریکر می‌گوید: «اگر به جو زمین نگاه می‌کردیم، می‌دانستیم که زندگی اینجاست، زیرا متان، دی‌اکسید کربن، همه این نشانگرهای مختلف را می‌بینیم که می‌گویند چیزی در اینجا زندگی می‌کند. ما همچنین می توانیم به نشانه های شیمیایی سیارات فراخورشیدی نگاه کنیم. اگر ترکیب درستی از گازها را ببینیم، می تواند نشانه ای از زنده بودن چیزی در آنجا باشد.
کار ریکر و کول می تواند به طیف سنجی عبوری سیارات فراخورشیدی کمک کند - روشی تحقیقاتی برای مشاهده ترکیب جو یک سیاره فراخورشیدی. دانشمندان از یک تلسکوپ برای مشاهده نور عبوری از آن استفاده می کنند. از آنجایی که نور با گازهای موجود در جو تعامل دارد، این گازها در حین حرکت فوتون ها را جذب می کنند.
[embed]https://www.youtube.com/watch?v=kjg_RIj-LRc[/embed]
ریکر می‌گوید: «دانشمندان به نقشه‌ای نیاز دارند که چگونه آنچه را که نور به ما می‌گوید، تفسیر کند. «اینجا آزمایش رایان می آید. همانطور که ما این عالم کوچک را از جو این سیاره فراخورشیدی در آزمایشگاه خود ایجاد می کنیم، نور مشخصه خود را با لیزر می فرستیم و فوتون هایی را که بیرون می آیند مطالعه می کنیم. ما می توانیم تغییرات را اندازه گیری کنیم و نحوه جذب نور را ترسیم کنیم.
آزمایش کول و ریکر با همکاری دانشمندان JPL، اندازه گیری های حسی را با مدل های محاسباتی ترکیب کرد تا به شناسایی گازهای مختلف در سیارات فراخورشیدی کمک کند. در حالی که کول ابزاری را ساخت که آب و هوای سیارات فراخورشیدی را بازتولید می‌کند و نحوه جذب نور در این شرایط عجیب و غریب را اندازه‌گیری می‌کند، آزمایشگاه معاون مدیر JPL برایان درین ابزاری را ارائه کرد که اندازه‌گیری‌ها را تفسیر می‌کند.
تحقیقات آنها می تواند تلسکوپ هایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب را که قرار است در اواسط 24 دسامبر در وب سایت آژانس فضایی اروپا در گویان فرانسه پرتاب شود، بهینه کند.
کول گفت: تلسکوپ فضایی جیمز وب و دیگرانی مانند هابل به افق نهایی آنچه که انسان می تواند ببیند نگاه می کند. "گرگ و من در تلاشیم تا دید آنها را کمی واضح‌تر کنیم. اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی ما می‌تواند به تفسیر رصدهای تلسکوپ جوی سیاره‌های دور کمک کند."
فضاهای بی پایانی در کیهان وجود دارد که این تلسکوپ ها باید کاوش کنند - بیش از 4800 سیاره فراخورشیدی تایید شده و 7900 سیاره دیگر که ناسا می گوید ممکن است سیاره باشند. با آزمایش ریکر و کول در این سفر، درک ما از سیارات فراخورشیدی و گازهای موجود در اتمسفر آنها می تواند بهبود یابد - و بنابراین، جستجو برای حیات فرازمینی را نیز تشویق می کند.
ابزار چگونه کار می کند
کول گفت: «واقعاً سیستم‌های زیادی وجود ندارند که بتوانند به دمای بالا و شرایط فشار بالا برسند. ما نه تنها باید به این شرایط برسیم، بلکه به دما و فشار نیز نیاز داریم که بسیار یکنواخت و شناخته شده باشد. دستیابی به این معیارها یکی از منحصر به فردترین جنبه های آزمایش ما است.
اندازه و برد ابزاری که کول ساخته است چیزی است که به آنها اجازه می دهد به دماهای بالا و فشارهای بالایی که در سیارات فراخورشیدی مشاهده می شود، برسند. آزمایش داخل تجهیزات می تواند به 1000 درجه کلوین برسد که حدود 1340 درجه فارنهایت است.
این ابزار 2000 پوندی همچنین دارای دیواره های فولادی ضخیم است که برای رسیدن به 100 اتمسفر طراحی شده است. برای بیان این موضوع، فشار متوسط زمین در سطح دریا یک جو است.
از سال 2016، زمانی که کول به آزمایشگاه ریکر ملحق شد، قبل از تعمیر آن، مجبور شد حدود 5 بار سلول پرفشار و دمای بالا را کار کند.
ریکر گفت: "رایان اولین کسی است که این کار را انجام می دهد." او مجموعه داده هایی را ایجاد کرده است که واقعاً نزدیک به کامل هستند.
هنگامی که شرایط در ابزار کول برآورده شد، تیم از طریق آزمایش لیزرهای فرکانس شانه ای نور می فرستد، فناوری که زیربنای تحقیقاتی است که برنده جایزه نوبل در دانشگاه کلرادو بولدر و موسسه ملی استاندارد و فناوری است. لیزر صدها هزار طول موج نور دارد که بسیار خوب نگه می‌دارد و آن را به ابزاری ایده‌آل برای مطالعه برهم‌کنش‌های نور و ماده تبدیل می‌کند.
کول گفت: "ما لیزر را از این محیط عبور می دهیم و بنابراین نحوه تعامل نور لیزر با گازی را که به هسته این آزمایش منحصر به فرد محدود کرده ایم، ثبت می کنیم." ما نحوه جذب نور در فرکانس‌های مختلف را اندازه‌گیری می‌کنیم که می‌توان از آن برای تفسیر مشاهدات جوهای فراسیاره‌ای واقعی استفاده کرد.»
سپس این اندازه گیری ها از طریق ابزار تفسیر JPL انجام می شود. این مدل محاسباتی پارامترهای کوانتومی اساسی را استخراج می‌کند که به تیم اجازه می‌دهد نحوه تعامل مولکول‌های گاز در جو با نور را در همه شرایط ترسیم کند.
ریکر رابطه بین اندازه‌گیری‌هایی را که به دست می‌آورند و پارامترهایی که JPL با JPEG، فرمت استاندارد داده تصویر ارائه می‌کند، مقایسه می‌کند. همانطور که تصویر را می بینیم، داده های JPEG کد یا مجموعه ای از دستورالعمل های تصویر هستند.
در این مورد، تجهیزات آزمایشگاه ریکر تصویری را ارائه می دهند - شرایط سیاره فراخورشیدی و نور عبوری از جو آن. ابزار JPL کد JPEG را ارائه می دهد - داده هایی که نحوه تعامل نور با گازهای موجود در جو را توصیف می کند.
برنامه های کاربردی پایداری زمین
کار ریکر با هدف نقشه برداری از جو سیاره فراخورشیدی آغاز نمی شود. هدف اولیه درک احتراق درون موتور موشک یا هواپیما بود. او تصمیم گرفت تا انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از این موتورها را ترسیم کند، که می‌تواند به جامعه کمک کند راه‌های کارآمدتری برای سوزاندن سوخت پیدا کند.
کول گفت: «فکر می‌کنم جالب است که می‌توان کاربردهای ابزار موتور جت در فرودگاه بین‌المللی دنور را با جو یک سیاره فراخورشیدی دور، دور از زمین، متصل کرد.»
طیف وسیعی از ویژگی‌های فناوری هنوز به تیم اجازه می‌دهد تا فضای داخلی یک موتور جت را شبیه‌سازی کند و انتشار گازهای گلخانه‌ای را ترسیم کند، اما وقتی کول تجهیزات را می‌سازد، متوجه می‌شود که شرایط داخل موتور شبیه‌سازی شده بسیار شبیه به شرایط زهره است - دمای بالا و بالا. فشار.
کول گفت: "زهره سیاره بسیار جالبی است زیرا زهره و زمین از نظر اندازه و چگالی بسیار شبیه به هم هستند." "یک سوال دائمی در جامعه علمی سیاره ای وجود دارد که می گوید می توانید مقایسه جالبی بین زهره و زمین انجام دهید. آیا زهره نقطه مرجع دیگری در مورد چگونگی تکامل سیارات مشابه زمین به ما می دهد؟"
زهره جوی دارد که تقریباً 860 درجه فارنهایت است و 95 برابر بیشتر از جو زمین است. این سیاره کاملاً غیر قابل مهمان‌نواز است که عمدتاً به دلیل اثر گلخانه‌ای نامطلوب ناشی از مقدار زیادی دی اکسید کربن در جو است. گاز گلخانه ای قدرتمند گرمای جو زهره را جذب می کند که منجر به دمای بسیار بالای سطح می شود.
اگرچه جو زمین به سطح دی اکسید کربن موجود در زهره نزدیک نیست، اما مطالعات جو زهره می تواند تحقیقات در مورد تغییرات آب و هوایی را تسریع کند.
کول گفت: "تجهیزات ما می توانند به دانشمندان کمک کنند تا زهره و تکامل جوها را که به طور فزاینده ای با دی اکسید کربن بارگذاری می شوند، درک کنند." "این آزمایش می تواند به ما کمک کند جو سیارات مشابه زمین را با اندازه نمونه دو سیاره به جای یک سیاره درک کنیم.
از درون موتور گرفته تا سطح زهره و سیارات فراخورشیدی دور، هدف اصلی کار ریکر و کول درک چگونگی برهمکنش نور با مولکول‌های گاز است. با این حال، صرف نظر از دامنه، برنامه‌های تحقیقاتی ریکر و کول موضوع یکسانی دارند - ترویج زندگی. یک روز به زودی، این ممکن است شامل زندگی در جای دیگر باشد، نه فقط روی زمین.
نقل قول: آوردن فضا به آزمایشگاه: محققان در حال کپی برداری از آب و هوای سیارات فراخورشیدی برای کمک به یافتن حیات فرازمینی هستند (2021، 23 دسامبر)، استخراج شده در 23 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-space-lab -replicate-climates -exoplanets.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]