Нове астрогеологічне дослідження показує, що більшість сусідніх землеподібних екзопланет зовсім не схожі ні на що в Сонячній системі.

Астроном з Національної дослідницької лабораторії оптично-інфрачервоної астрономії (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, NOIRLab NSF) разом з геологом із Університету штату Каліфорнія у м. Фресно зробили перші оцінки типів гірських порід, які існують на екзопланетах, що обертаються навколо сусідніх з Сонцем зір. Вивчивши хімічний склад «забруднених» білих карликів, вони дійшли висновку, що більшість землеподібних екзопланет є більш різноманітними та екзотичними, ніж вважали досі астрономи. В них наявні типи гірських порід, яких немає ніде в Сонячній системі.

Астрономи виявили тисячі екзопланет, що обертаються навколо зір у нашій галактиці. Однак важко зрозуміти, з чого саме складаються ці планети і чи схожі вони на Землю. Щоб спробувати це з’ясувати, астроном Сій Сю (Siyi Xu) та геолог Кіт Путірка (Keith Putirka) об’єднали зусилля для вивчення атмосфер так званих забруднених білих карликів. Це щільні, стиснуті ядра колись нормальних зір, таких як Сонце, що містять речовину з планет, астероїдів або інших твердих тіл, які колись оберталися навколо зорі, але врешті-решт впали на білий карлик і «забруднили» його атмосферу. Шукаючи елементи, яких не має бути в атмосфері білого карлика (щось інше, окрім водню і гелію), науковці можуть з’ясувати, з чого складаються тверді планетоподібні об’єкти, що впали на зорю.

Путірка і Сю розглянули 23 забруднених білих карликів (всі в межах відстані приблизно 650 світлових років від Сонця), де вміст кальцію, кремнію, магнію і заліза був точно виміряний за допомогою телескопів обсерваторії імені Кека на Гаваях, Космічного телескопа імені Габбла й інших обсерваторій. Потім дослідники використали дані про кількості цих елементів, щоб відновити мінерали та гірські породи, які з них могли утворитися. Вони виявили, що ці білі карлики мають набагато ширший діапазон композицій, ніж будь-яка з внутрішніх планет Сонячної системи. А це свідчить про те, що екзопланети, які колись оберталися навколо зір — попередників цих білих карликів — мають більш широкий спектр типів гірських порід. Насправді, деякі з композиції такі незвичайні, що Путірці та Сю довелося створити нові назви (наприклад, «кварцові піроксеніти» та «периклазові дуніти»), щоб класифікувати нові типи гірських порід, які мали існувати на цих екзопланетах.

«Хоча деякі екзопланети, які колись оберталися навколо забруднених білих карликів, схожі на Землю, більшість із них мають типи гірських порід, які є екзотичними для Сонячної системи», — сказав Сю. «Вони не мають прямих аналогів у Сонячній системі».

Путірка вказує на те, що можуть означати ці нові типи твердих порід для землеподібних планет, до яких вони належать. «Деякі гірські породи, які ми бачимо за даними спостережень забруднених білих карликів, розчиняють більше води, ніж каміння на Землі, й можуть вплинути на розвиток океанів», — пояснив він. «Інші породи можуть плавитися при набагато нижчих температурах і утворювати товщу кору, ніж земні породи, а деякі типи порід можуть бути слабкішими, що сприятиме розвитку тектоніки плит».

Дослідження забруднених білих карликів, виконані раніше, дали змогу виявити елементи з твердих тіл, зокрема кальцій, алюміній і літій. Однак Путірка і Сю пояснюють, що це другорядні елементи (вони зазвичай складають невелику частину земної породи), і вимірювання вмісту основних елементів (що складають більшу частину земної породи), особливо кремнію, потрібні, щоб по-справжньому знати, які типи гірських порід існували б на цих екзопланетах.

Крім того, Путірка і Сю стверджують, що високий рівень магнію і низький рівень кремнію, виміряні в атмосфері білих карликів, свідчать: виявлені тверді уламки, ймовірно, походять з надр екзопланет — з мантії, а не з їхньої кори. Деякі попередні дослідження забруднених білих карликів вказували на ознаки того, що на планетах з твердими поверхнями, які колись оберталися навколо цих зір, існувала континентальна кора, але Путірка і Сю не знайшли жодних цьому підтверджень. Однак спостереження не знімають повністю питання наявності континентальної кори чи кори іншого типу на екзопланетах. «На наш погляд, якщо тверда порода кори існує, ми не зможемо, мабуть, це побачити, бо її частка надто мала, як порівняти з масою інших компонентів планети, таких як ядро ​​та мантія, які можна виміряти», — сказав Путірка.

За словами Сю, співпраця астронома і геолога стала ключем до розкриття таємниць, прихованих в атмосфері забруднених білих карликів. «Я познайомився з Кітом Путіркою на конференції і був схвильований, що він міг допомогти мені зрозуміти системи, які я спостерігав. Він навчав мене геології, а я його астрономії, і ми придумали, як зрозуміти ці таємничі екзопланетні системи».

Результати науковців оприлюднено у випуску Nature Communications від 2 листопада 2021 року.

За інф. з сайту https://noirlab.edu