การวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์โดยทีมงานรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย Warwick ได้ระบุลายนิ้วมือทางเคมีของดาวเคราะห์ที่ก่อตัวห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้นกว่าที่มันอาศัยอยู่ในปัจจุบัน เป็นการยืนยันความคิดก่อนหน้านี้ว่าดาวเคราะห์ได้เคลื่อนไปยังตำแหน่งปัจจุบันหลังจากก่อตัวซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียง 7 ล้านกม. หรือเทียบเท่ากับ 1/20 ของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ของเรา

ข้อสรุปดังกล่าวได้รับการเผยแพร่ในวันนี้ (7 เมษายน) ในวารสารNatureโดยทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ มหาวิทยาลัยวอร์วิกเป็นผู้นำในการสร้างแบบจำลองและการตีความผลลัพธ์ซึ่งนับเป็นครั้งแรกที่มีการวัดโมเลกุลมากถึงหกโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบเพื่อกำหนดองค์ประกอบของมัน

นอกจากนี้ยังเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ใช้โมเลกุลทั้งหกนี้เพื่อระบุตำแหน่งที่ดาวเคราะห์ยักษ์ร้อนเหล่านี้ก่อตัวขึ้นอย่างชัดเจนเนื่องจากองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ

ด้วยกล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่ที่ทรงพลังกว่าจะออนไลน์เร็ว ๆ นี้เทคนิคของพวกเขายังสามารถใช้ในการศึกษาเคมีของดาวเคราะห์นอกระบบที่อาจเป็นเจ้าภาพในการดำรงชีวิต

งานวิจัยล่าสุดนี้ใช้ Telescopio Nazionale Galileo ใน La Palma ประเทศสเปนเพื่อรับสเปกตรัมความละเอียดสูงของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ HD 209458b เมื่อผ่านหน้าดาวฤกษ์เจ้าบ้านในสี่ครั้งแยกกัน แสงจากดาวฤกษ์จะถูกเปลี่ยนแปลงเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์และจากการวิเคราะห์ความแตกต่างของสเปกตรัมที่เกิดขึ้นนักดาราศาสตร์สามารถระบุได้ว่ามีสารเคมีใดบ้างและมีอยู่มากมาย

เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับไฮโดรเจนไซยาไนด์มีเทนแอมโมเนียอะเซทิลีนคาร์บอนมอนอกไซด์และไอน้ำปริมาณต่ำในบรรยากาศ HD 209458b การที่โมเลกุลของคาร์บอนมีจำนวนมากอย่างไม่คาดคิด (ไฮโดรเจนไซยาไนด์มีเทนอะเซทิลีนและคาร์บอนมอนอกไซด์) แสดงให้เห็นว่ามีคาร์บอนอะตอมประมาณเท่าอะตอมออกซิเจนในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นสองเท่าของคาร์บอนที่คาดไว้ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์มีก๊าซสะสมที่อุดมไปด้วยคาร์บอนในระหว่างการก่อตัวเป็นพิเศษซึ่งจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมันโคจรออกไปไกลจากดาวฤกษ์มากที่สุดเมื่อก่อตัวขึ้นในตอนแรกซึ่งส่วนใหญ่จะอยู่ในระยะใกล้เคียงกับดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ในระบบสุริยะของเราเอง

Dr Siddharth Gandhi จาก University of Warwick ภาควิชาฟิสิกส์กล่าวว่า "สารเคมีที่สำคัญคือชนิดที่มีคาร์บอนและแบริ่งไนโตรเจนหากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ในระดับที่เราตรวจพบได้แสดงว่ามีบรรยากาศที่อุดมไปด้วย คาร์บอนเมื่อเทียบกับออกซิเจนเราได้ใช้สารเคมีทั้ง 6 ชนิดนี้เป็นครั้งแรกเพื่อ จำกัด ขอบเขตที่มันจะก่อตัวขึ้นในแผ่นดาวเคราะห์นอกระบบ

"ไม่มีทางที่ดาวเคราะห์จะก่อตัวด้วยชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยคาร์บอนหากอยู่ในแนวกลั่นตัวของไอน้ำที่อุณหภูมิร้อนจัดของดาวเคราะห์ดวงนี้ (1,500K) หากบรรยากาศมีองค์ประกอบทั้งหมดใน ในสัดส่วนเดียวกันกับในดาวแม่ออกซิเจนควรมีปริมาณมากกว่าคาร์บอนถึงสองเท่าและส่วนใหญ่ถูกผูกมัดกับไฮโดรเจนเพื่อสร้างน้ำหรือกับคาร์บอนจนกลายเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์การค้นพบที่แตกต่างอย่างมากของเราสอดคล้องกับความเข้าใจในปัจจุบันที่ว่าดาวพฤหัสบดีร้อนเช่น HD 209458b ก่อตัวอยู่ไกลออกไป จากตำแหน่งปัจจุบันของพวกเขา "

จากการใช้แบบจำลองของการก่อตัวของดาวเคราะห์นักดาราศาสตร์ได้เปรียบเทียบลายนิ้วมือทางเคมีของ HD 209458b กับสิ่งที่พวกเขาคาดหวังว่าจะได้เห็นดาวเคราะห์ประเภทนั้น

ระบบสุริยะเริ่มต้นชีวิตด้วยวัสดุที่อยู่รอบ ๆ ดาวฤกษ์ซึ่งรวมตัวกันเพื่อสร้างแกนกลางที่มั่นคงของดาวเคราะห์จากนั้นจะสะสมวัสดุที่เป็นก๊าซเพื่อสร้างบรรยากาศ ใกล้กับดาวฤกษ์ที่มีอากาศร้อนกว่าออกซิเจนส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในบรรยากาศเป็นไอน้ำ ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อมันเย็นลงน้ำก็จะควบแน่นกลายเป็นน้ำแข็งและถูกขังอยู่ในแกนกลางของดาวเคราะห์ทำให้ชั้นบรรยากาศประกอบด้วยโมเลกุลของคาร์บอนและไนโตรเจนมากขึ้น ดังนั้นดาวเคราะห์ที่โคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์จึงคาดว่าจะมีชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยออกซิเจนมากกว่าคาร์บอน

HD 209458b เป็นดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่ถูกระบุโดยใช้วิธีการขนส่งโดยการสังเกตขณะผ่านหน้าดาวฤกษ์ เป็นเรื่องของการศึกษาหลายชิ้น แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการวัดโมเลกุลหกโมเลกุลในชั้นบรรยากาศเพื่อสร้าง "ลายนิ้วมือทางเคมี" โดยละเอียด

Dr Matteo Brogi จากทีม University of Warwick กล่าวเสริมว่า:“ ด้วยการปรับขนาดการสังเกตเหล่านี้เราจะสามารถบอกได้ว่าเรามีดาวเคราะห์ประเภทใดบ้างในแง่ของตำแหน่งการก่อตัวและวิวัฒนาการในยุคแรก ๆ มันสำคัญมากที่เราจะต้องทำ t ทำงานภายใต้สมมติฐานที่ว่ามีโมเลกุลเพียงไม่กี่ชนิดที่มีความสำคัญในการกำหนดสเปกตรัมของดาวเคราะห์เหล่านี้อย่างที่เคยทำมาก่อนการตรวจจับโมเลกุลให้ได้มากที่สุดมีประโยชน์เมื่อเราดำเนินการทดสอบเทคนิคนี้บนดาวเคราะห์ ด้วยเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตเพราะเราจะต้องมีสายพันธุ์ทางเคมีที่สมบูรณ์ที่เราสามารถตรวจพบได้ "

Paolo Giacobbe นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งชาติอิตาลี (INAF) และผู้เขียนบทความนำกล่าวว่า "หากการค้นพบนี้เป็นนวนิยายมันจะเริ่มต้นด้วย" ในช่วงแรกมีเพียงน้ำ ... "เนื่องจากส่วนใหญ่ ของการอนุมานเกี่ยวกับบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบจากการสังเกตการณ์ระยะใกล้อินฟราเรดนั้นขึ้นอยู่กับการมีอยู่ (หรือไม่มี) ของไอน้ำซึ่งครอบงำบริเวณนี้ของสเปกตรัมเราถามตัวเองว่า: เป็นไปได้จริงหรือที่สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมดที่คาดไว้จากทฤษฎีจะไม่ ทิ้งร่องรอยที่วัดได้ไว้หรือไม่การค้นพบว่าสามารถตรวจพบได้ด้วยความพยายามของเราในการปรับปรุงเทคนิคการวิเคราะห์จึงเปิดโลกทัศน์ใหม่ให้ได้สำรวจ "