המחקר מתרכז בנושא חדש יחסית – התכנות חיים ביולוגיים בכוכבי לכת המקיפים ננסים אדומים * כדי לאמת את ההשערה יופנו טלסקופ החלל ג’יימס ווב, וטלסקופ החלל הישראלי אולטרסאט לכשישוגרו, לכוכבי לכת שגילו ונדל ועמיתיו

מחקר שבוצע על ידי פרופ’ עמרי ונדל ממכון רקח לפיסיקה יחד עם פרופ’ יוסף גיל מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית ובשיתוף ד”ר לב טלאור מאוניברסיטת אריאל בחן את התאמתם של כוכבי לכת חוצניים (Exoplanets) מבחינה אקלימית וסביבתית למגורים וחיים אנושיים במערכות השמש הסמוכות ביותר לכדור הארץ, ומהווה חלק מפרויקט נרחב שפורסם בשנים האחרונות במספר מאמרים מדעיים בכתבי עת מדעיים מובילים באסטרופיסיקה ואסטרוביולוגיה. המחקר עתיד להיות מיושם ולקחת חלק בתצפיות העתידיות של טלסקופ ג’יימס ווב JWST (היורש של טלסקופ הבל, המתוכנן לשיגור באוקטובר 2021) ובטלסקופ הלוויני העל-סגול הישראלי ULTRASAT (מתוכנן לשיגור ב-2023).

המחקר מתרכז בנושא חדש יחסית – התכנות חיים ביולוגיים בכוכבי לכת המקיפים שמשות אדומות קטנות, הנקראות על ידי האסטרונומים “ננסים אדומים”. בעשור האחרון התברר שכוכבים אלה, המהווים כ-75% מכל הכוכבים בשביל החלב, מתאימים ביותר למציאת כוכבי לכת במערכות שמש אחרות בעלי תנאים הדומים לאלו של כדור הארץ, כיוון שרובם המכריע של כוכבי הלכת דמויי כדור הארץ שהתגלו (במשימת Kepler של נאס”א) בעשור האחרון מקיפים ננסים אדומים. יתרון חשוב נוסף של ננסים אדומים במרוץ לגילוי חיים היא בהירותם הנמוכה יחסית, המקלה על המבצע המורכב של זיהוי מאפייני חיים באטמוספירות של כוכבי הלכת שלהם (בטכניקה דומה לזו ששימשה לגילוי פורץ-הדרך של מולקולות מים בכוכב הלכת K2-18b בספטמבר 2019).

על פי המחקר (ומחקרים נוספים בלתי תלויים), האקלים בכוכבי לכת הסמוכים לננסים אדומים מוזר ושונה מאוד מזה של כדור הארץ, כיוון שהם מפנים תמיד את אותו צד ל”שמש” שלהם, בדומה לכוכב חמה במערכת השמש שלנו – כך שיש להם צד אחד של יום, צד שני של לילה, וביניהם אזור דמדומים נצחי. במאמר מ-2017 הציעו וונדל וגיל שחיים, ובפרט פוטוסינתיזה, יכולים להתקיים באזור הדמדומים על ידי הקבלה לצמחיית הקיץ בקווי רוחב צפוניים בכדור הארץ. במאמרים משנת 2018 ו-2019 הציע פרופ’ ונדל מודל אקלימי בכוכבי לכת של ננסים אדומים, המאפשר קיום מים נוזליים לסוגי אטמוספירות שונים מאוד מהאטמוספירה של כדור הארץ, וכתוצאה מכך הרחבה משמעותית של האזור הישיב (האזור בו ייתכנו מים נוזליים על פני כוכבי לכת, באנגלית Habitable Zone) סביב ננסים אדומים. העבודה צפויה להיות מיושמת בפרויקט החלל הקרוב של נאס”א.

“מדובר בעבודה בעלת חשיבות רבה לזיהוי מועמדים פוטנציאליים לחיפוש סימני חיים בכוכבי לכת של מערכות שמש הסמוכות לכדור הארץ שהתגלו בשנים האחרונות (ביניהם פרוקסימה קנטאורי b, כוכב הלכת החוצני הקרוב ביותר לכדור הארץ, במרחק 4 שנות אור). במועמדים כאלה יתרכזו החיפושים אחר סימני חיים על ידי טלסקופ החלל JWST שישוגר על ידי נאס”א באוקטובר הקרוב”, הסביר פרופ’ ונדל השבוע.

מגבלה משמעותית להתפתחות חיים סביב ננסים אדומים נוגעת להתפרצויות של קרינה על-סגולה עזה ותכופה בשלבי חייהם המוקדמים, העלולים לפרק את מולקולות המים בכוכבי הלכת שלהם ואף לשחוק את האטמוספירות של אותם כוכבי לכת. בנושא זה עוסקת הצעת המחקר של ונדל לפרויקט הטלסקופ הלווייני העל-סגול ULTRASAT המתוכנן על ידי מכון וייצמן בשיתוף עם CALTEC (California Institute of Technology). מטרתה של הצעת מחקר זו ליישם את התוצאות התיאורטיות האקלימיות של פרופ’ ונדל ופרופ’ גיל שהוזכרו לגבי פלנטות של ננסים אדומים, שהיסטורית ההתפרצויות שלהם מתונה יחסית ו\או שעברו מזמן את השלבים המוקדמים של התפרצויות רנטגן וקרינה על-סגולית, שהיו עלולות לשחוק את האטמוספירה ואת המים שלהם. האם חיים יתאפשרו בהם? הצעת המחקר החדשה של פרופ’ ונדל ייחודית בכך שהיא משלימה את התצפיות בננסים אדומים שיבוצעו בפרויקט של,ULTRASAT באמצעות בחינת המודל האקלימי התיאורטי.

למרות שקיימות עדויות לכך שננסים אדומים פולטים רמות גבוהות של קרינה אולטרה סגולה בשלבים הראשונים של התפתחותם, כרגע אין מספיק נתונים על התפתחותם המוקדמת של מספר מספיק של ננסים אדומים, ואיננו מסוגלים למדוד את הקרינה הזאת מפני כדור הארץ כיוון שהיא נחסמת על ידי האטמוספירה שלנו. לטענת החוקרים, הטלסקופ הלוויני העל-סגול ULTRASAT יהיה המכשיר המתאים ביותר שיוכל לבצע סקירה נרחבת של התפרצויות של ננסים אדומים בתחום העל-סגול. כמו כן, בעזרת ULTRASAT ניתן יהיה לחזות את שכיחות ההתפרצויות בכוכבים ננסיים ואת הקשר בין תכונות הניתנות למדידה של ננסים אדומים (כגון מהירות הסיבוב שלהם הקשורה לגילם) לבין היסטוריית ההתפרצויות.

עוד בנושא באתר הידען:

• כמעט לכל ננס אדום עשוי להיות כוכב לכת
• כמויות מים ניכרות התגלו באסטרואיד בנו, האם האסטרואידים הביאו את המים לכדור הארץ?
• זיהוי אדי מים באטמוספירה של כוכב לכת הדומה לכדור הארץ הוא צעד גדול בדרך לגילוי חיים בחלל
• הגילוי שהמכתש במאדים בו נחת קיוריוסיטי היה אגם מגביר את הסיכוי לחיים מחוץ לכדור הארץ