أجواء هيدروجينية حول كواكب ملتهبة: السر في البراكين ⚡ экспресс
يمكن للكواكب الخارجية الصخرية القريبة من نجومها وذات المدارات البيضاوية الاحتفاظ بغلاف جوي هيدروجيني بفضل إزالة الغازات البركانية الناتجة عن التسخين المدّي. طُوّر نموذج لباطن الكوكب وغلافه الجوي، يُقيّم قدرة البراكين على الحفاظ على بيئة يهيمن عليها الهيدروجين على نطاقات زمنية جيولوجية (≥1 مليار سنة). يأخذ النموذج في الاعتبار حالة الأكسدة والاختزال، الحرارة المدّية، مخزون المواد المتطايرة، ومعلمات المدار، ويحسب تدفقات الغازات ويقارنها بمعدل الإفلات الهيدروديناميكي المحدود بالطاقة. وُجد أن الحفاظ على الغلاف الجوي يتطلب محيطاً صهاريياً غنياً بالماء، ومواد منصهرة مختزلة، وانحرافاً مدارياً عالياً. يُعد الغلاف الهيدروجيني الرقيق علامة على نشاط صهاري حالي. حُددت "منطقة إزالة الغازات" (نطاق من المعلمات مناسب لمثل هذه الكواكب)، ورُشحت أهداف واعدة. سيُمكّن التحليل المشترك للكتل الدقيقة، أنصاف الأقطار، الانحرافات المدارية، وقياسات متوسط الكتلة الجزيئية للغلاف الجوي بواسطة تلسكوب جيمس ويب من البحث عن هذه العوالم؛ كما أن عدم رصد أي غلاف جوي بشكل مؤكد سيُتيح قيوداً على حالة الأكسدة والاختزال للمواد المنصهرة، ونسبة المواد المنصهرة في الوشاح، والتدفق الحراري.
العديد من الكواكب حول النجوم الأخرى — كواكب خارجية — لها مدارات إهليلجية. مع كل اقتراب، تعمل جاذبية النجم على ضغطها وتمديدها، كما يُعجن العجين. يؤدي الاحتكاك إلى تسخين باطن الكوكب لدرجة أن الصخور تنصهر، مكونة محيطات جوفية من الصهارة.
في هذا المزيج الحار، يتحلل الماء الموجود في المعادن ويطلق الهيدروجين. يميل الغاز الخفيف إلى التسرب، مثل البخار المتصاعد من قدر، لكن الانفجارات البركانية المستمرة تقذف كميات جديدة. يشبه الكوكب حساءً يغلي: يتم تعويض التبخر بإضافة المرق. وهكذا يتم الحفاظ على غلاف هيدروجيني رقيق، كان سيتبدد في الفضاء لولا ذلك.
يرصد جيمس ويب مثل هذه العوالم عند مرورها أمام نجمها. تكشف طريقة تحليل الضوء العابر عن امتصاص في الضباب الهيدروجيني — علامة على نشاط بركاني لا يهدأ. أما إذا لم يوجد هذا الغلاف، فهذا يعني قلة الماء في الباطن أو أن الصهارة قد بردت. والأكثر إدهاشاً: من خلال سُمك هذه الطبقة، يحسب الفلكيون قوة الانفجارات على كوكب لن يروه أبداً بالتلسكوب.
🎯 على قمر المشتري آيو، يتسبب التسخين المدّي في نشوء مئات البراكين النشطة — وهي أقوى الانفجارات البركانية في النظام الشمسي.