سیاره‌هایی در تاریکی مطلق؛ کشف دنیای مرموز سیاره‌های سرگردان
بیشتر سیاره‌ها به دور ستاره‌ای می‌چرخند، اما برخی از آن‌ها در دل تاریکی بی‌انتها سرگردان‌اند؛ سیاره‌هایی که بدون خورشید و بدون منظومه، تنها در فضا شناورند.
به گزارش هفت صبح، وقتی به واژه «سیاره» فکر می‌کنید، احتمالاً آن‌هایی که در منظومه شمسی قرار دارند مثل زمین، مشتری یا مریخ به ذهن‌تان می‌رسد. بیشتر سیاره‌های فراخورشیدی که تاکنون کشف کرده‌ایم، شبیه همین سیاره‌ها بوده و به‌طور منظم به دور ستاره‌های مادر خود می‌چرخند. اما همه سیاره‌ها در چنین سامانه‌های منظمی وجود ندارند و برخی از آن‌ها به‌تنهایی در کهکشان بدون آن‌که به هیچ ستاره‌ای وابسته باشند، شناورند. این سیاره‌های تنها، با نام «سیاره‌های سرگردان» یا گاهی «سیاره‌های آزادشناور» شناخته می‌شوند.
مطالعه این سیاره‌ها آسان نیست، چون به دور هیچ ستاره‌ای نمی‌چرخند و نمی‌توان آن‌ها را به‌طور قابل‌اعتماد یا به‌صورت مکرر رصد کرد. دانشمندان اساساً باید خوش‌شانس باشند و در لحظه‌ای که یک سیاره سرگردان از مقابل یک ستاره تصادفی عبور می‌کند، در حال رصد باشند تا بتوانند آن را شناسایی کنند. این نوع شناسایی معمولاً از طریق پدیده‌هایی مانند عدسی گرانشی یا تغییرات نوری لحظه‌ای انجام می‌شود که نیازمند ابزارهای دقیق و هماهنگی بین‌المللی در رصدخانه‌هاست.
سیاره‌های سرگردان چه مشخصاتی دارند؟
سیاره‌های سرگردان، درست مانند سیاره‌هایی که در منظومه‌های ستاره‌ای یافت می‌شوند، در اندازه‌های مختلف وجود دارند. برخی از آن‌ها بسیار بزرگ و گازی هستند، شبیه مشتری (و گاهی حتی بزرگ‌تر)، در حالی که برخی دیگر شبیه غول‌های یخی مانند نپتون یا اورانوس‌اند که اندازه کوچک‌تری دارند و حتی بعضی از آن‌ها حتی شبیه زمین کوچک و سنگی‌شکل هستند. اما ویژگی اصلی که همه آن‌ها را به هم پیوند می‌دهد، دماست. از آن‌جا که این سیاره‌ها توسط هیچ ستاره‌ای گرم نمی‌شوند، سطح‌شان بسیار سرد بوده و همان مقدار گرمایی هم که دارند، از درون‌شان می‌آید. در ادامه دو منبعی که باعث گرمای درونی این سیاره‌هاست بیان می‌شود:
الف) منبع مکانیکی: بخشی از این گرمای درونی، «مکانیکی» است. درست مانند زمانی که یک قطعه پلاستیک را بارها خم می‌کنید، نیروهای مکانیکی در زمان شکل‌گیری سیاره‌ها گرما تولید می‌کنند، گرمایی که تصور می‌شود برای ذوب کامل سطح سیاره‌های سنگی کافی باشد. این گرما با گذشت زمان به‌تدریج کاهش می‌یابد.
ب) واپاشی: منبع دیگر گرما، «واپاشی» رادیواکتیو است. عناصر سنگین (از جمله عناصر رادیواکتیو) در مرکز سیاره‌ها به دام افتاده و با واپاشی این عناصر، هسته سیاره به‌طور پیوسته گرم می‌شود.
ترکیب این دو منبع می‌تواند درون یک سیاره را برای مدت بسیار طولانی گرم نگه دارد. برای مثال، زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد و باور بر این است که دمای هسته آن بین ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه سلسیوس است، یعنی تقریباً دمایی برابر با سطح خورشید دارد. همچنین کشش گرانشی منظم ماه نیز اندکی به این گرما اضافه می‌کند. این گرما نه‌تنها برای حفظ فعالیت‌های زمین‌شناسی کافی است، بلکه در پایداری میدان مغناطیسی زمین نیز نقش دارد که از سطح سیاره در برابر پرتوهای کیهانی محافظت می‌کند.
با گذشت میلیاردها سال، و کاهش گرمای حاصل از شکل‌گیری اولیه و واپاشی عناصر رادیواکتیو، سیاره‌های سرگردان در نهایت کاملاً منجمد خواهند شد. این فرایند ممکن است در برخی از آن‌ها با تشکیل لایه‌های ضخیم یخ و پوسته‌های سنگی همراه باشد که درون‌شان هنوز گرمایی باقی مانده است.
سیاره‌های سرگردان چگونه شکل می‌گیرند؟
برخی از سیاره‌های سرگردان به‌صورت عادی، درست مانند سیاره‌های منظومه شمسی شکل می‌گیرند. زمانی که مخلوطی از غبار و گاز (که به‌طور علمی «دیسک پیش‌سیاره‌ای» نامیده می‌شود) به دور یک ستاره تازه‌متولدشده می‌چرخد، ذرات به‌تدریج با یکدیگر برخورد کرده و شروع به تجمع می‌کنند. طی میلیون‌ها سال، برخی از این توده‌ها آن‌قدر بزرگ می‌شوند که همه چیز را در مدار خود جذب کرده و به سیاره‌هایی تبدیل می‌شوند که می‌شناسیم. اما این سال‌های اولیه در یک منظومه ستاره‌ای، دوره‌ای آرام نبوده و با تغییرات سریع و بی‌ثباتی همراه است. با شکل‌گیری چندین سیاره، بی‌ثباتی در سامانه باعث می‌شود سیاره‌ها به مدارهای مختلف مهاجرت کنند.
گاهی، اگر سیاره‌ای بدشانس باشد، کاملاً از منظومه ستاره‌ای بیرون رانده شده و به یک سیاره سرگردان تبدیل می‌شود. عبور یک ستاره دیگر (یا یک سیاه‌چاله یا ستاره نوترونی) از نزدیکی منظومه نیز می‌تواند آن را بی‌ثبات کرده و منجر به خارج شدن یک سیاره شود. چنین رویدادهایی در خوشه‌های ستاره‌ای متراکم یا کهکشان‌های فعال بیشتر رخ می‌دهند و می‌توانند چندین سیاره را از مدار خارج کنند.
از سوی دیگر، دانشمندان معتقدند احتمالاً ممکن است سیاره‌های سرگردان مستقیماً از ابرهای ماده‌ی شناور در فضا، چیزی مشابه نحوه شکل‌گیری ستاره‌ها، پدید آیند. با این حال، درباره اندازه چنین سیاره‌هایی هنوز بحث‌هایی وجود داشته و برخی پژوهش‌ها نشان می‌دهند که اگر جرم این اجرام از حد خاصی فراتر رود، ممکن است به‌جای سیاره، به یک شبه‌سیاره کوتوله قهوه‌ای تبدیل شوند (جرمی که نه کاملاً ستاره است و نه کاملاً سیاره). در هر صورت، زمانی که یک سیاره شروع به حرکت مستقل در کهکشان کند، احتمالاً برای همیشه به همان حالت باقی خواهد ماند.
آیا امکان وجود حیات در سیاره‌های سرگردان وجود دارد؟
شاید در پاسخ به این سوال بتوان گفت احتمالاً بله، اما این حیات به‌مراتب محدودتر از چیزی خواهد بود که در سیاره‌های دارای ستاره می‌بینیم. در منظومه شمسی چند مکان وجود دارد که می‌تواند سرنخ‌هایی مثل زمین و قمرهای سیاره‌های گازی ارائه دهد. برخی مدل‌های نظری پیشنهاد می‌دهند که اگر شرایط داخلی سیاره از جمله وجود آب مایع در زیر سطح یخ‌زده و منابع انرژی پایدار مناسب باشد، عناصر شیمیایی ضروری ممکن است حیات میکروبی را در چنین محیط‌هایی شکل داده و برای مدت طولانی باقی بمانند. این فرضیه‌ها هنوز در مرحله بررسی بوده اما مأموریت‌های آینده مانند تلسکوپ‌های فروسرخ و کاوشگرهای بین‌ستاره‌ای می‌توانند اطلاعات بیشتری فراهم کنند.
آیا زندگی در سیاره‌های سرگردان شبیه به زمین است؟
در زمین، دهانه‌های گرمابی، جایی که آب سرد اقیانوس به‌واسطه فعالیت‌های آتشفشانی تا صدها درجه گرم می‌شود، کانون‌هایی برای شکل‌گیری حیات هستند. آب در این مناطق گرم است و سرشار از مواد معدنی محلول که رشد باکتری‌ها و سایر موجودات ساده را تسهیل می‌کند. وقتی این موجودات ساده شکل می‌گیرند، موجودات بزرگ‌تر و پیچیده‌تر نیز به‌سرعت به دنبال آن‌ها ظاهر می‌شوند. شواهد قابل‌توجهی وجود دارد که نشان می‌دهد نخستین نشانه‌های حیات در زمین احتمالاً در همین نواحی شکل گرفته‌اند.
اگر زمین به‌طور ناگهانی به یک سیاره سرگردان تبدیل شود، سیاره به‌تدریج رو به سردی رفته و طی چند ماه یا یک سال، سطح اقیانوس‌ها کاملاً یخ خواهد زد. در نتیجه این لایه‌ی یخ به‌عنوان یک عایق عمل کرده و از دست رفتن انرژی به فضا را کند می‌سازد. احتمال دارد بخش‌های عمیق اقیانوس میلیون‌ها سال طول بکشد تا کاملاً منجمد شوند و دهانه‌های گرمابی بتوانند به‌عنوان واحه‌هایی برای رشد موجودات ساده تا زمانیکه سیاره از نظر زمین‌شناسی فعال باقی بماند، عمل کنند، که احتمالاً برای دست‌کم یک میلیارد سال دیگر چنین خواهد بود.
زندگی در غول‌های گازی سرگردان و قمرهای‌شان چگونه خواهد بود؟
علاوه بر زمین، قمرهای سیاره‌های گازی مانند مشتری به‌عنوان بهترین مکان‌ها برای وجود حیات در منظومه شمسی شناخته می‌شوند. اگرچه سطح این قمرها با لایه‌های یخی پوشیده شده، اما تنش‌های کشندی ناشی از تعاملات گرانشی با مشتری و سایر قمرها، درون آن‌ها را گرم می‌کند.
این گرمایش می‌تواند بسیار شدید باشد، تا جایی که باعث شده آیو، چهارمین قمر بزرگ مشتری، به فعال‌ترین جرم آتشفشانی در کل منظومه شمسی تبدیل شود.
قمر آیو به‌عنوان مکانی برای پنهان‌کردن اقیانوس شناخته نمی‌شود، اما اقیانوس‌های شور ممکن است در چندین قمر منظومه شمسی از جمله قمرهای سیاره مشتری اعم از قمر اروپا، کالیستو، و گانیمد، و همچنین قمرهای زحل یعنی تایتان و انسلادوس وجود داشته باشند. اگر یک غول گازی و قمرهایش از یک منظومه ستاره‌ای بیرون رانده شوند، ممکن است که گرمایش کشندی بتواند شرایط لازم برای وجود حیات در قمرها را برای میلیاردها سال حفظ کند.
در حالی که نوع حیاتی که در سیاره‌های سرگردان شبیه زمین یا قمرهای غول‌های گازی یافت می‌شود، احتمالاً آن‌قدر پیچیده نیست که کاپیتان کرک را برای گفتگو هیجان‌زده کند، اما قطعاً می‌تواند وجود داشته باشد. پس حتی اگر این سیاره‌ها منزوی باشند ، دست‌کم این احتمال وجود دارد که آن‌ها در سفر بی‌پایان خود در کیهان، چند دوست داشته باشند.
