มีดาวเคราะห์ดวงอื่นอีกไหมที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายกับโลกของเรา? ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทางดาราศาสตร์ ปัจจุบันเรารู้แล้วว่ามีดาวเคราะห์หลายพันดวงโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์นอกระบบบางดวงในจักรวาลมี...ฮีเลียมบรรยากาศที่อุดมสมบูรณ์ สาเหตุที่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะมีขนาดไม่เท่ากันนั้นเกี่ยวข้องกับ...ฮีเลียมเนื้อหา การค้นพบนี้อาจช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ได้ดียิ่งขึ้น

ปริศนาเกี่ยวกับความคลาดเคลื่อนของขนาดดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

จนกระทั่งปี 1992 จึงมีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรก เหตุผลที่ใช้เวลานานในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนั้นเป็นเพราะแสงจากดาวฤกษ์บดบังดาวเคราะห์เหล่านั้น ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงคิดค้นวิธีการอันชาญฉลาดในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ โดยการตรวจสอบการลดลงของแสงในช่วงเวลาก่อนที่ดาวเคราะห์จะโคจรผ่านดาวฤกษ์ของมัน ด้วยวิธีนี้ เราจึงรู้ว่าดาวเคราะห์นั้นพบได้ทั่วไปแม้กระทั่งนอกระบบสุริยะของเรา อย่างน้อยครึ่งหนึ่งของดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์มีดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งดวงที่มีขนาดตั้งแต่โลกไปจนถึงเนปจูน เชื่อกันว่าดาวเคราะห์เหล่านี้มีชั้นบรรยากาศที่ประกอบด้วย "ไฮโดรเจน" และ "ฮีเลียม" ซึ่งสะสมมาจากก๊าซและฝุ่นรอบดาวฤกษ์ตั้งแต่กำเนิด

แต่ที่แปลกคือ ขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะทั้งสองกลุ่มนั้นแตกต่างกัน กลุ่มหนึ่งมีขนาดประมาณ 1.5 เท่าของโลก และอีกกลุ่มหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึงสองเท่า และด้วยเหตุผลบางอย่าง แทบไม่มีดาวเคราะห์ขนาดใดอยู่ระหว่างสองกลุ่มนี้เลย ความแตกต่างอย่างมากนี้เรียกว่า “หุบเขารัศมี” เชื่อกันว่าการไขปริศนานี้จะช่วยให้เราเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์เหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น

ความสัมพันธ์ระหว่างฮีเลียมและความคลาดเคลื่อนของขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

สมมติฐานหนึ่งคือ ความเบี่ยงเบนของขนาด (หุบเขา) ของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนั้นเกี่ยวข้องกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ดวงดาวเป็นสถานที่ที่เลวร้ายอย่างยิ่ง ซึ่งดาวเคราะห์ถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องด้วยรังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลต เชื่อกันว่าสิ่งนี้ทำให้ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์หายไป เหลือเพียงแกนหินขนาดเล็ก ดังนั้น ไอแซค มัสกี นักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน และเลสลี โรเจอร์ส นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก จึงตัดสินใจศึกษาปรากฏการณ์การหายไปของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ซึ่งเรียกว่า "การสลายตัวของชั้นบรรยากาศ"

เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของความร้อนและรังสีต่อชั้นบรรยากาศของโลก พวกเขาใช้ข้อมูลดาวเคราะห์และกฎทางฟิสิกส์มาสร้างแบบจำลองและทำการจำลอง 70,000 ครั้ง พวกเขาพบว่า หลายพันล้านปีหลังจากที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น ไฮโดรเจนที่มีมวลอะตอมน้อยกว่าจะหายไปก่อนฮีเลียมมากกว่า 40% ของมวลชั้นบรรยากาศโลกอาจประกอบด้วย...ฮีเลียม.

การทำความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์เป็นกุญแจสำคัญในการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลก

เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของความร้อนและรังสีต่อชั้นบรรยากาศของโลก พวกเขาใช้ข้อมูลดาวเคราะห์และกฎทางฟิสิกส์มาสร้างแบบจำลองและทำการจำลอง 70,000 ครั้ง พวกเขาพบว่า หลายพันล้านปีหลังจากที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น ไฮโดรเจนที่มีมวลอะตอมน้อยกว่าจะหายไปก่อนฮีเลียมมากกว่า 40% ของมวลชั้นบรรยากาศโลกอาจประกอบด้วย...ฮีเลียม.

ในทางกลับกัน ดาวเคราะห์ที่ยังคงมีไฮโดรเจนและฮีเลียมดาวเคราะห์เหล่านี้มีชั้นบรรยากาศที่ขยายตัว ดังนั้น หากชั้นบรรยากาศยังคงอยู่ ผู้คนคิดว่ามันจะเป็นกลุ่มดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ ดาวเคราะห์เหล่านี้ทั้งหมดอาจมีอุณหภูมิสูง ได้รับรังสีเข้มข้น และมีชั้นบรรยากาศที่มีความดันสูง ดังนั้น การค้นพบสิ่งมีชีวิตจึงดูไม่น่าเป็นไปได้ แต่การทำความเข้าใจกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์จะช่วยให้เราสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นว่ามีดาวเคราะห์อะไรบ้างและมีลักษณะอย่างไร นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีสิ่งมีชีวิตได้อีกด้วย