Naujas astronomijos tyrimas rodo, kad dauguma netoliese esančių uolinių egzoplanetų visiškai nepanašūs į nieką mūsų saulės sistemoje.

NSF NOIRLab astronomas bendradarbiavo su geologu iš Kalifornijos valstijos universiteto Fresno, kad atliktų pirmuosius uolienų tipus, randamus planetose, skriejančiose aplink žvaigždes. Ištyrę „užterštų“ baltųjų nykštukų cheminę sudėtį, jie padarė išvadą, kad dauguma uolinių planetų, skriejančių aplink žvaigždes, yra įvairesnės ir egzotiškesnės, nei manyta anksčiau, o uolienų rūšių mūsų Saulės sistemoje niekur nerasta.

Astronomai atrado tūkstančius planetų, skriejančių aplink žvaigždes mūsų galaktikoje – žinomų kaip egzoplanetos. Tačiau sunku tiksliai žinoti, iš ko sudarytos šios planetos, ar kuri nors iš jų primena Žemę. Siekdamas tai išsiaiškinti, astronomas Siyi Xu iš NSF NOIRLab bendradarbiavo su geologu Keithu Buterka iš Kalifornijos valstijos universiteto Fresne, kad ištirtų vadinamųjų teršiančių baltųjų nykštukų atmosferą. Tai tankios, griūvančios žvaigždžių, kurios buvo normalios kaip Saulė, šerdys, kuriose yra keistos medžiagos iš planetų, asteroidų ar kitų uolinių kūnų, kurie skriejo aplink žvaigždę, bet galiausiai įkrito. baltasis nykštukas ir „teršia“ jos atmosferą. Ieškodami elementų, kurių natūraliai negalima rasti baltosios nykštukės atmosferoje (nieko kito, išskyrus vandenilį ir helią), mokslininkai gali išsiaiškinti, iš ko buvo sudaryti uolėti planetų kūnai, nukritę į žvaigždę.

Remiantis naujais NOIRLab astronomo ir geologo tyrimais, uolinės egzoplanetos yra dar keistesnės, nei manyta anksčiau. Tyrinėdami žvaigždžių liekanų, vadinamų baltosiomis nykštukėmis, atmosferą, pora atrado uolienų tipus, kurių nėra mūsų Saulės sistemoje. Kiekviena baltoji nykštukė yra „užteršta“ medžiaga iš uolėtų kūnų, kurie iš pradžių skriejo aplink jį, bet nukrito į baltąją nykštuką ir paskleidė jos elementus per jos atmosferą. Kai kurios uolienų struktūros yra tokios retos, kad mokslininkai turėjo sukurti naujus pavadinimus, kad klasifikuotų uolienų tipus, sudarančius šias senovės planetas.

Buterka ir Shaw pažvelgė į 23 užterštas baltąsias nykštukus, esančias 650 šviesmečių atstumu nuo saulės, nes kalcis, silicis, magnis ir geležis buvo tiksliai išmatuoti naudojant WM Keck observatoriją Havajuose, Hablo kosminį teleskopą ir kitas observatorijas. Tada mokslininkai panaudojo išmatuotus šių elementų kiekius, kad atkurtų mineralus ir uolienas, kurias jie gali susidaryti. Jie nustatė, kad šių baltųjų nykštukų sudėtis yra daug platesnė nei bet kurios vidinės mūsų saulės sistemos planetos, o tai rodo, kad jų planetose yra įvairių uolienų tipų. Tiesą sakant, kai kurios kompozicijos yra tokios neįprastos, kad Butyrka ir Shaw turėjo sukurti naujus pavadinimus (pvz., „piroksenito kvarcas“ ir „Periclase donets“), kad klasifikuotų naujus uolienų tipus, kurie turėjo egzistuoti tose planetose.^[1]

„Nors kai kurios egzoplanetos, skriejančios aplink užterštus baltuosius nykštukus, atrodo panašios į Žemę, dauguma jų turi uolienų, kurios yra svetimos mūsų saulės sistemai“, – sakė Shaw. „Jie neturi tiesioginių atitikmenų Saulės sistemoje.”

Buterka aprašo, ką šie nauji uolienų tipai gali reikšti uoliniams pasauliams, kuriems jie priklauso. „Kai kurios uolienų rūšys, kurias matome iš baltųjų nykštukų duomenų, ištirps daugiau vandens nei uolienos Žemėje ir gali turėti įtakos vandenynų vystymuisi“, – aiškino jis. „Kai kurios uolienų rūšys gali ištirpti daug žemesnėje temperatūroje ir susidaryti pluta, storesnė už Žemės uolieną, o kai kurios uolienų rūšys gali būti silpnesnės, o tai gali palengvinti plokščių tektonikos evoliuciją.

Ankstesni užterštų baltųjų nykštukų tyrimai aptiko elementų iš akmenuotų kūnų, įskaitant kalcį, aliuminį ir litį. Tačiau Butyrka ir Shaw paaiškino, kad tai yra smulkūs elementai (dažniausiai jie sudaro nedidelę Žemės uolienų dalį), o norint sužinoti tiesą, reikia išmatuoti pagrindinių elementų (kurie sudaro didelę Žemės uolienos dalį), ypač silicio, matavimus. Kokios uolienos buvo tose planetose.

Be to, Butyrka ir Shaw pranešė, kad didelis magnio kiekis ir mažas silicio kiekis, išmatuotas baltųjų nykštukų atmosferoje, rodo, kad aptiktos uolinės nuolaužos greičiausiai atkeliavo iš vidinių planetų dalių – iš mantijos, o ne iš jų plutos. Kai kurie ankstesni užterštų baltųjų nykštukų tyrimai pranešė apie žemyninės plutos požymius uolinėse planetose, kurios kažkada skriejo aplink šias žvaigždes, tačiau Butyrka ir Shaw nerado plutos uolienų įrodymų. Tačiau stebėjimai visiškai neatmeta, kad planetos turi žemyninę plutą ar kitų tipų plutą. „Manome, kad jei yra plutos uolienų, mes jų nematome, galbūt todėl, kad jų yra labai maža dalis, palyginti su kitų planetos komponentų, tokių kaip šerdies ir mantijos, mase, kurias reikia išmatuoti“, – sakė Buterka. pareiškė.

Pasak Xu, astronomo ir geologo sujungimas buvo raktas į baltosios nykštukės užterštoje atmosferoje slypinčias paslaptis. „Sutikau Keithą Buterką konferencijoje ir džiaugiausi, kad jis gali padėti suprasti sistemas, kurias stebiu. Jis išmokė mane geologijos, astronomijos ir sugalvojo, kaip suprasti šias paslaptingas egzoplanetų sistemas.”

Poros rezultatai buvo paskelbti 2021 m. lapkričio 2 d Gamtos ryšiai.

Pastabos

1. „Paprastų“ arba dabartinių uolienų klasifikavimo metodai pagrįsti tuo, kad olivinas ir ortopiroksenas yra vyraujantys mineralai Žemės mantijoje (ir kitų mūsų Saulės sistemos uolinių planetų mantijose). Tačiau daugelyje egzoplanetų gali nebūti olivino ir kvarco arba ortopirokseno gali nebūti ir periklazės, todėl buvo sukurta nauja taksonominė nomenklatūra. Buterka ir Shaw pasiūlytos naujos uolienų klasifikacijos: „pirokseno kvarcas“, kuriame yra daugiau nei 10% ortopirokseno, klenopirokseno ir kvarco; „Ortopiroksenitinis kvarcas“, kurio sudėtyje yra daugiau kaip 10 % ortopirokseno ir kvarco ir mažiau kaip 10 % klinopirokseno; „Priclase Donut“, kurių sudėtyje yra daugiau nei 10 % priklazės ir olivino ir mažiau nei 10 % klinopirokseno; „Pricklase whirlet”, kuriame yra daugiau nei 10 % periklazės, olivino ir klinoprokseno; ir „Periklazės klinoproksenatas“, kuriame yra mažiau nei 10 % olefino ir daugiau nei 10 % piriklazės ir klinoprokseno.

Nuoroda: „Užterštos baltosios nykštukai atskleidžia keistas uolų rūšis egzoplanetose mūsų saulės regione“, Keithas de Buterca ir Si Xu, 2021 m. lapkričio 2 d. Gamtos ryšiai.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26403-8