มีดาวเคราะห์ดวงอื่นใดอีกหรือไม่ที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายกับโลกของเรา? ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีดาราศาสตร์ ปัจจุบันเราจึงรู้ว่ามีดาวเคราะห์หลายพันดวงโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะบางดวงในจักรวาลมีฮีเลียมบรรยากาศที่อุดมสมบูรณ์ เหตุผลที่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะมีขนาดไม่เท่ากันนั้นเกี่ยวข้องกับฮีเลียมเนื้อหา การค้นพบนี้อาจช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์มากขึ้น

ปริศนาความเบี่ยงเบนของขนาดดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

จนกระทั่งปี พ.ศ. 2535 จึงได้มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรก เหตุผลที่ใช้เวลานานมากในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะก็คือดาวเคราะห์เหล่านั้นถูกบดบังด้วยแสงจากดาวฤกษ์ ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงได้คิดค้นวิธีการอันชาญฉลาดในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ โดยการตรวจสอบการหรี่แสงของเส้นเวลาก่อนที่ดาวเคราะห์จะโคจรผ่านดาวฤกษ์ ด้วยวิธีนี้ เราจึงรู้ว่าดาวเคราะห์มีอยู่ทั่วไปแม้กระทั่งนอกระบบสุริยะของเรา ดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์อย่างน้อยครึ่งหนึ่งมีขนาดดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งดวง ตั้งแต่โลกไปจนถึงดาวเนปจูน เชื่อกันว่าดาวเคราะห์เหล่านี้มีชั้นบรรยากาศ “ไฮโดรเจน” และ “ฮีเลียม” ซึ่งถูกเก็บรวบรวมจากก๊าซและฝุ่นรอบดาวฤกษ์ตั้งแต่แรกเกิด

อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องน่าแปลกที่ขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะทั้งสองกลุ่มมีความแตกต่างกัน กลุ่มหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณ 1.5 เท่า และอีกกลุ่มมีขนาดใหญ่กว่าโลกมากกว่าสองเท่า และด้วยเหตุผลบางประการ แทบจะไม่มีดาวเคราะห์ใดมีขนาดอยู่ระหว่างนั้นเลย ความเบี่ยงเบนของแอมพลิจูดนี้เรียกว่า "หุบเขารัศมี" เชื่อกันว่าการไขปริศนานี้จะช่วยให้เราเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์เหล่านี้

ความสัมพันธ์ระหว่างฮีเลียมและความเบี่ยงเบนของขนาดดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

สมมติฐานหนึ่งคือ ความเบี่ยงเบนของขนาด (หุบเขา) ของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมีความสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์เป็นสถานที่ที่เลวร้ายอย่างยิ่ง ซึ่งดาวเคราะห์ถูกโจมตีด้วยรังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างต่อเนื่อง เชื่อกันว่าสิ่งนี้ทำให้ชั้นบรรยากาศถูกดึงออกไป เหลือเพียงแกนหินขนาดเล็ก ดังนั้น ไอแซค มัสกี้ นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน และเลสลี โรเจอร์ส นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยชิคาโก จึงตัดสินใจศึกษาปรากฏการณ์การดึงชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ซึ่งเรียกว่า "การสลายชั้นบรรยากาศ"

เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของความร้อนและรังสีต่อชั้นบรรยากาศของโลก พวกเขาใช้ข้อมูลดาวเคราะห์และกฎฟิสิกส์เพื่อสร้างแบบจำลองและจำลองสถานการณ์ 70,000 ครั้ง พวกเขาพบว่าหลายพันล้านปีหลังจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ ไฮโดรเจนที่มีมวลอะตอมน้อยกว่าจะหายไปก่อนฮีเลียมมวลของชั้นบรรยากาศโลกมากกว่าร้อยละ 40 อาจประกอบด้วยฮีเลียม.

การทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์เป็นเบาะแสในการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลก

เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของความร้อนและรังสีต่อชั้นบรรยากาศของโลก พวกเขาใช้ข้อมูลดาวเคราะห์และกฎฟิสิกส์เพื่อสร้างแบบจำลองและจำลองสถานการณ์ 70,000 ครั้ง พวกเขาพบว่าหลายพันล้านปีหลังจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ ไฮโดรเจนที่มีมวลอะตอมน้อยกว่าจะหายไปก่อนฮีเลียมมวลของชั้นบรรยากาศโลกมากกว่าร้อยละ 40 อาจประกอบด้วยฮีเลียม.

ในทางกลับกัน ดาวเคราะห์ที่ยังคงมีไฮโดรเจนและฮีเลียมมีชั้นบรรยากาศที่กำลังขยายตัว ดังนั้น หากชั้นบรรยากาศยังคงมีอยู่ ผู้คนจึงคิดว่าน่าจะเป็นกลุ่มดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ ดาวเคราะห์เหล่านี้ทั้งหมดอาจร้อนจัด สัมผัสกับรังสีรุนแรง และมีชั้นบรรยากาศที่มีความกดอากาศสูง ดังนั้น การค้นพบสิ่งมีชีวิตจึงดูไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่การทำความเข้าใจกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์จะช่วยให้เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าดาวเคราะห์ใดมีอยู่จริงและมีลักษณะอย่างไรได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่กำลังมีสิ่งมีชีวิตอยู่