دانشمندان ترکیبات ۱۸ سامانه‌ی سیاره‌ای مختلف تا فاصله‌ی ۴۵۶ سال نوری از زمین را اندازه‌گیری کرده و آن را با زمین مقایسه کردند. نتایج بررسی‌های آن‌ها نشان داده‌است که بسیاری از عناصر در نسبت‌هایی مشابه آن چه در زمین یافت می‌شود، در دیگر سیارات هم وجود دارند. این مورد، یکی از بزرگ‌ترین آزمایشات اندازه‌گیری ترکیبات کلی مواد در دیگر سامانه‌های سیاره‌ای است و به دانشمندان امکان می‌دهد تا نتیجه‌گیری‌های جامع‌تری در مورد چگونگی تشکیل آن‌ها و یافتن اجسام شبه زمین در جاهای دیگر بگیرند.

ترسیم هنری از ستاره‌ی کوتوله سفید (در سمت راست) همراه با صفحه‌ی غباری و اجرام سیاره‌ای اطراف

سی ژو پژوهشگر رصدخانه‌ی جمنای در هاوایی می‌گوید:

اکثر بلوک‌های سازنده‌ای که ما در دیگر سامانه‌های سیاره‌ای مشاهده کرده‌ایم، دارای ترکیب مشابهی با آن چه در زمین وجود دارد، هستند.

نخستین سیاره‌ای که اطراف دیگر ستاره‌ها می‌چرخید در سال ۱۹۹۲ کشف شد. از آن زمان دانشمندان در تلاش برای کشف این موضوع بوده‌اند که آیا برخی از این ستاره‌ها و سیاره‌ها مشابه اجرام آسمانی موجود در منظومه‌ی خودمان هستند یا نه. سی ژو می‌گوید:

بررسی مستقیم این اجرام دور به صورت مستقیم دشوار است. به‌علت فاصله‌ی عظیم موجود، ستاره‌های نزدیک آن‌ها هر سیگنال الکترومغناطیسی همچون امواج نوری یا رادیویی را در خود غرق می‌کنند به طوری که اثر آن معلوم نمی‌شود، بنابراین لازم است ما از روش‌های دیگری استفاده کنیم.

این گروه علمی تصمیم گرفت در مورد اینکه چگونه بلوک‌های ساختمانی سیاره‌ای، سیگنال‌های ستاره‌های کوتوله سفید را تحت‌تاثیر می‌گذارند، بررسی کند. کوتوله‌های سفید، ستارگانی هستند که بیشتر هیدروژن و هلیوم خود را سوزانده‌ و به شکل خیلی کوچک و متراکی در آمده‌اند؛ پیش‌بینی می‌شود که خورشید ما نیز در ۵ میلیارد سال آینده به کوتوله سفیدی تبدیل شود. دکتر ژو ادامه داد:

اتمسفر کوتوله‌های سفید از هیدروژن یا هلیوم تشکیل شده‌است که یک سیگنال واضح اسپکتروسکوپی ایجاد می‌کنند؛ اگرچه طی سرد شدن، ستاره سیارات، سیارک‌ها، ستاره‌های دنباله‌دار و دیگر اجرامی که دور آن در حال چرخش بوده‌اند، را به سمت خود می‌کشد و صفحه‌ا‌ی غبارآلود ایجاد می‌کند، چیزی شبیه حلقه‌های سیاره زحل. وقتی این مواد به ستاره نزدیک می‌شوند، تصویری را که ما از ستاره می‌بینیم، تغییر می‌دهند. این تغییر قابل اندازه‌گیری است، زیرا این امر روی سیگنال طیف‌سنجی آن ستاره تاثیر می‌گذارد و به ما اجازه می‌دهد که نوع و حتی کمیت مواد اطرافکوتوله‌ی سفید را تعیین کنیم. این اندازه‌گیری‌ها می‌توانند خیلی حساس باشند و امکان شناسایی اجرام کوچکی همچون سیارک‌ها را نیز مهیا می‌کنند.

پژوهشگران با استفاده از طیف‌نگارهای تلکسوپ کک در هاوایی، بزرگترین تلسکوپ نوری و مادون قرمز جهان وتلسکوپ فضایی هابل این اندازه گیری‌ها را به دست آوردند.

ژو در ادامه توضیح داد:

در این پژوهش ما روی نمونه کوتوله‌های سفید با صفحات غبار تمرکز کردیم. ما قادر به اندازه‌گیری کلسیم، منیزیم و محتوی سیلیکون در بیشتر این ستاره‌ها و برخی عناصر دیگر در بعضی از ستاره‌ها بوده‌ایم. ما همچنین فکر می‌کنیم که در یکی از این سامانه‌ها، آب هم پیدا کرده‌ایم ولی هنوز کمیت آن را تعیین نکرده‌ایم: این احتمال وجود دارد که در برخی از این جهان‌ها آب زیادی وجود داشته باشد، برای مثال ما قبلا یک سامانه ستاره‌ای را در فاصله‌ی ۱۷۰ سال نوری در صورت فلکی گاوران (Bootes) شناسایی کرده‌ایم که غنی از کربن، نیتروژن و آب بوده و ترکیبی مشابه ستاره دنباله‌دار هالی دارد. به طور کلی ترکیب این دو مشابه با ترکیب توده زمین است. این بدان معناست که عناصر شیمیایی در دیگر سامانه‌های سیاره‌ای مشابه زمین هستند. می‌توان گفت از لحاظ حضور و نسبت این عناصر، ما طبیعی هستیم و احتمالا می‌توانیم انتظار داشته باشیم که بتوانیم سیاره‌های مشابهزمین را در مناطق دیگر کهکشانمان پیدا کنیم.

دکتر ژو ادامه داد:

این کار هنوز در حال انجام است و داده‌های اخیر منتشر شده از ماهواره‌ی گایا که تاکنون ۱/۷ میلیارد ستاره را شناسایی کرده‌است، موجب ایجاد تحولی بزرگ در این حوزه می‌شود. این بدان معناست که ما درک بسیار بهتری از کوتوله‌های سفید به دست خواهیم آورد. ما امیدواریم که ترکیبات شیمیایی مواد سیاره‌های فراخورشیدی را با دقت بیشتری تعیین کنیم.

سارا سیگر استاد علوم سیاره‌ای از موسسه‌ی فناوری ماساچوست گفت:

این عالی است که شاهد پیشرفت‌هایی در این حوزه باشیم و شواهد محکمی روی این موضوع کهسیاره‌های دارای ترکیبات مشابه زمین زیاد هستند، داشته باشیم. این موجب می‌شود ما درمورد یافتن سیاره‌های مشابه زمین اطمینان بیشتری حاصل کنیم.