Nová štúdia v astronómii naznačuje, že väčšina blízkych skalných exoplanét sa celkom nepodobá ničomu v našej slnečnej sústave.

Astronóm z NOIRLab NSF sa spojil s geológom z Kalifornskej štátnej univerzity vo Fresne, aby urobili prvé odhady typov hornín nachádzajúcich sa na planétach obiehajúcich okolo hviezd. Po preštudovaní chemického zloženia „znečistených“ bielych trpaslíkov dospeli k záveru, že väčšina kamenných planét obiehajúcich okolo hviezd je rôznorodejšia a exotickejšia, než sa doteraz predpokladalo, pričom typy hornín sa nikde v našej slnečnej sústave nenachádzajú.

Astronómovia objavili tisíce planét obiehajúcich okolo hviezd v našej galaxii – známe ako exoplanéty. Je však ťažké presne vedieť, z čoho sú tieto planéty vyrobené, alebo či sa niektorá z nich podobá na Zem. V snahe zistiť, astronóm Siyi Xu z NOIRLab NSF spolupracoval s geológom Keithom Buterkom z Kalifornskej štátnej univerzity vo Fresne, aby študoval atmosféru takzvaných znečisťujúcich bielych trpaslíkov. Sú to husté, kolabujúce jadrá hviezd, ktoré boli normálne ako Slnko, ktoré obsahujú zvláštny materiál z planét, asteroidov alebo iných kamenných telies, ktoré obiehali okolo hviezdy, ale nakoniec spadli do biely trpaslík a „znečistenie“ jeho atmosféry. Hľadaním prvkov, ktoré sa v atmosfére bieleho trpaslíka prirodzene nenachádzajú (čokoľvek iné ako vodík a hélium), môžu vedci zistiť, z čoho boli vyrobené skalnaté planetárne telesá, ktoré spadli do hviezdy.

Podľa nového výskumu astronóma a geológa NOIRLab sú skalné exoplanéty ešte zvláštnejšie, ako sa doteraz predpokladalo. Štúdiom atmosféry pozostatkov hviezd nazývaných bieli trpaslíci dvojica objavila typy hornín, ktoré sa nenachádzajú v našej slnečnej sústave. Každý biely trpaslík je „kontaminovaný“ materiálom z kamenných telies, ktoré ho pôvodne obiehali, no spadli do bieleho trpaslíka a jeho prvky šírili jeho atmosférou. Niektoré skalné štruktúry sú také zriedkavé, že vedci museli vytvoriť nové názvy, aby klasifikovali typy hornín, ktoré tvorili tieto staroveké planéty.

Buterka a Shaw sa pozreli na 23 kontaminovaných bielych trpaslíkov, všetkých v okruhu 650 svetelných rokov od Slnka, keďže vápnik, kremík, horčík a železo boli presne zmerané pomocou WM Keck Observatory na Havaji, Hubbleovho vesmírneho teleskopu a ďalších observatórií. Potom vedci použili namerané množstvá týchto prvkov na rekonštrukciu minerálov a hornín, ktoré by mohli tvoriť. Zistili, že títo bieli trpaslíci majú oveľa širší rozsah zloženia ako ktorákoľvek z vnútorných planét našej slnečnej sústavy, čo naznačuje, že ich planéty majú rôzne typy hornín. V skutočnosti sú niektoré kompozície také nezvyčajné, že Butyrka a Shaw museli vytvoriť nové názvy (ako napríklad „pyroxenitový kremeň“ a „Periklasové donety“), aby klasifikovali nové typy hornín, ktoré museli na týchto planétach existovať.^[1]

„Zatiaľ čo niektoré exoplanéty, ktoré obiehali okolo znečistených bielych trpaslíkov, vyzerajú podobne ako Zem, väčšina z nich má typy hornín, ktoré sú pre našu slnečnú sústavu cudzie,“ povedal Shaw. „Nemajú žiadne priame náprotivky v slnečnej sústave.“

Buterka opisuje, čo môžu tieto nové typy skál znamenať pre skalnaté svety, do ktorých patria. „Niektoré typy hornín, ktoré vidíme z údajov o bielych trpaslíkoch, rozpustia viac vody ako kamene na Zemi a môžu ovplyvniť vývoj oceánov,“ vysvetlil. „Niektoré typy hornín sa môžu topiť pri oveľa nižších teplotách a vytvárať kôru, ktorá je hrubšia ako zemská hornina, a niektoré typy hornín môžu byť slabšie, čo môže uľahčiť vývoj platňovej tektoniky.“

Predchádzajúce štúdie kontaminovaných bielych trpaslíkov našli prvky z kamenných telies vrátane vápnika, hliníka a lítia. Butyrka a Shaw však vysvetlili, že ide o vedľajšie prvky (ktoré zvyčajne tvoria malú časť zemskej horniny) a merania hlavných prvkov (ktoré tvoria veľkú časť zemskej horniny), najmä kremíka, sú potrebné na poznanie pravdy. Aké skaly boli na tých planétach.

Okrem toho Butyrka a Shaw uviedli, že vysoké hladiny horčíka a nízke hladiny kremíka namerané v atmosfére bielych trpaslíkov naznačujú, že zistené kamenné úlomky pravdepodobne pochádzajú z vnútorných častí planét – skôr z plášťa než z ich kôry. Niektoré predchádzajúce štúdie znečistených bielych trpaslíkov hlásili známky kontinentálnej kôry na kamenných planétach, ktoré kedysi obiehali okolo týchto hviezd, ale Butyrka a Shaw nenašli žiadne dôkazy o zemskej kôre. Pozorovania však úplne nevylučujú, že planéty majú kontinentálnu kôru alebo iné typy kôry. „Myslíme si, že ak sú prítomné kôrové horniny, nemôžeme ich vidieť, možno preto, že sa vyskytujú vo veľmi malej časti v porovnaní s hmotnosťou iných planetárnych komponentov, ako je jadro a plášť, ktoré je potrebné zmerať,“ Buterka uviedol.

Podľa Xua bolo spojenie astronóma a geológa kľúčom k odhaleniu tajomstiev ukrytých v znečistenej atmosfére bieleho trpaslíka. „Stretol som Keitha Buterku na konferencii a bol som nadšený, že mi môže pomôcť porozumieť systémom, ktoré som pozoroval. Naučil ma geológiu, naučil ma astronómiu a prišiel na to, ako porozumieť týmto záhadným systémom exoplanét.“

Výsledky dvojice boli zverejnené vo vydaní 2. novembra 2021 Prírodné spojenia.

Poznámky

1. Metódy klasifikácie „obyčajných“ alebo súčasných hornín sú založené na skutočnosti, že olivín a ortopyroxén sú prevládajúcimi minerálmi v zemskom plášti (a plášťoch iných kamenných planét našej slnečnej sústavy). Na mnohých exoplanétach však môže chýbať olivín a prítomný kremeň alebo môže chýbať ortopyroxén a prítomný periklas, a preto bola vyvinutá nová taxonomická nomenklatúra. Nové klasifikácie typu hornín, ktoré navrhli Buterka a Shaw, zahŕňajú: „pyroxénový kremeň“, ktorý obsahuje viac ako 10 % ortopyroxénu, klenopyroxénu a kremeňa; „ortopyroxenitový kremeň“ obsahujúci viac ako 10 % ortopyroxénu a kremeňa a menej ako 10 % klinopyroxénu; „Priclase Donut“, obsahujúci viac ako 10 % priclase a olivínu a menej ako 10 % klinopyroxénu; „Pricklase whirlet“, ktorý obsahuje viac ako 10 % periklasu, olivínu a klinoproxénu; a „Periklase klinoproxenát“, ktorý obsahuje menej ako 10 % olefínu a viac ako 10 % pyriklasu a klinoproxénu.

Odkaz: „Kontaminovaní bieli trpaslíci odhaľujú podivné skalnaté druhy na exoplanétach v našej slnečnej oblasti“ od Keitha de Buterca a Si Xu, 2. novembra 2021, Prírodné spojenia.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26403-8