Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ένας πλανήτης έχει χάσει την αρχική του ατμόσφαιρα, έχτισε έναν νέο

Μεγέθυνση / Καλλιτεχνικός σχεδιασμός του πλανήτη μεγέθους της Γης και της ατμόσφαιρας του.

Η ατμόσφαιρα με την οποία ξεκινούν οι περισσότεροι πλανήτες συχνά δεν είναι ίδια με εκείνη που καταλήγουν. Τα περισσότερα από τα αέρια που υπάρχουν στο σχηματισμό ενός ηλιακού συστήματος θα είναι υδρογόνο και ήλιο. Αλλά μια ματιά στους βραχώδεις πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος δείχνει τρεις πολύ διαφορετικές (και μία πολύ αδύναμες) ατμόσφαιρες, με το υδρογόνο και το ήλιο να είναι σχετικά δευτερεύοντα συστατικά. Και, καθώς αποκτάμε την ικανότητα να βλέπουμε την ατμόσφαιρα των εξωπλανητών, θα πρέπει να έχουμε μια μεγαλύτερη προοπτική για όλους τους τρόπους με τους οποίους οι ατμόσφαιρες μπορούν να αλλάξουν καθώς γερνούν οι πλανήτες τους.

Αυτή την εβδομάδα, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανέφερε ότι βρήκε μια ατμόσφαιρα σε έναν πλανήτη που δεν θα περίμενε κανείς να υπάρχει. Και οι αστρονόμοι προτείνουν ότι αυτή είναι στην πραγματικότητα η δεύτερη ατμόσφαιρα στον πλανήτη, που δημιουργήθηκε από την ηφαιστειακή δραστηριότητα, αφού η πρώτη εξατμίστηκε στις αρχές της ιστορίας του πλανήτη.

Ατμόσφαιρες απεικόνισης

Σε γενικές γραμμές, προς το παρόν δεν έχουμε την τεχνολογία να απεικονίζουμε εξωπλανήτες, εκτός εάν είναι πολύ μεγάλοι, πολύ νέοι και σε σημαντική απόσταση από το αστέρι που περιστρέφονται. Ωστόσο, μπορούμε ακόμα να πάρουμε μια ιδέα για το τι είναι στην ατμόσφαιρα. Για να γίνει αυτό, πρέπει να παρατηρήσουμε έναν πλανήτη που διασχίζει την οπτική γωνία μεταξύ της Γης και του αστεριού της. Κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης, ένα μικρό ποσοστό του φωτός του αστεριού θα ταξιδέψει μέσω της ατμόσφαιρας του πλανήτη στο δρόμο του προς τη Γη, αλληλεπιδρώντας με τα μόρια που υπάρχουν εκεί.

Αυτά τα μόρια αφήνουν μια υπογραφή στο φάσμα του φωτός που φτάνει στη Γη. Αυτή είναι μια εξαιρετικά αδύναμη υπογραφή, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του φωτός του αστεριού δεν βλέπει καν την ατμόσφαιρα. Αλλά συνδυάζοντας δεδομένα από αρκετές ημέρες παρατήρησης, είναι δυνατό να αναδείξουμε αυτήν την υπογραφή θορύβου.

READ  Το Perseverance Mars Rover της NASA στέλνει την εικόνα του Crash Stage Crash στον Άρη

Αυτό έκαναν οι επιστήμονες με το GJ 1132b, έναν εξωπλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα μικρό αστέρι περίπου 40 έτη φωτός από τη Γη. Ο πλανήτης έχει περίπου το μέγεθος της Γης και περίπου 1,5 φορές τη μάζα του. Περιστρέφεται επίσης πολύ κοντά στο αστέρι του κεντρικού υπολογιστή, ολοκληρώνοντας μια πλήρη τροχιά σε μόλις 1,6 ημέρες. Αυτό είναι αρκετά κοντά για να διασφαλίσει ότι, παρά το μικρό σκοτεινό αστέρι, το GJ 1132b είναι εξαιρετικά ζεστό.

Είναι τόσο κοντά και τόσο ζεστό, στην πραγματικότητα, που οι ερευνητές εκτιμούν ότι χάνει περίπου 10.000 κιλά ατμόσφαιρας ανά δευτερόλεπτο. Επειδή το αστέρι του ξενιστή αναμενόταν να είναι πιο φωτεινό στις αρχές της ιστορίας του, οι ερευνητές εκτιμούν ότι το GJ 1132b θα είχε χάσει μια λογικά μεγέθη ατμόσφαιρα κατά τα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια της ύπαρξής του. Στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια της ζωής του πλανήτη, οι ερευνητές εκτιμούν ότι θα μπορούσε να έχει χάσει μια ατμόσφαιρα που ζυγίζει περίπου πέντε φορές την τρέχουσα μάζα του πλανήτη – το είδος των πραγμάτων που θα μπορούσατε να δείτε εάν ο υπόλοιπος πλανήτης ήταν ο πυρήνας του πλανήτη. μίνι-Ποσειδώνας.

(Υπάρχουν αβεβαιότητες σε αυτούς τους αριθμούς, ανάλογα με το πόσο συχνά το αστέρι του στέλνει σωματίδια υψηλής ενέργειας και τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη. Αλλά δεν είναι αρκετά μεγάλα για να διατηρήσουν μια ατμόσφαιρα για ολόκληρο τον πλανήτη των 5 δισεκατομμυρίων. το έτος.)

Έτσι, οι ερευνητές κατάπληξαν πιθανώς ότι διαπίστωσαν ότι, με βάση τα δεδομένα του Χαμπλ, ο πλανήτης φαίνεται να έχει ατμόσφαιρα.

Πώς συνέβη εδώ;

Μία πιθανή εξήγηση για αυτό είναι ότι ο πλανήτης σχηματίστηκε σε μια πιο δροσερή απόσταση από το αστέρι και μετά μετανάστευσε προς τα μέσα. Αλλά αυτό θα σήμαινε ότι πιάσαμε το GJ 1132 b σε ένα σχετικά στενό χρονικό διάστημα: μεταξύ να φτάσουμε αρκετά κοντά στο αστέρι για να χάσουμε την ατμόσφαιρά του, αλλά πριν από όλα αυτά η ατμόσφαιρα θερμαίνεται στο διάστημα. Οι πιθανότητες είναι καλύτερες ότι ο πλανήτης σχηματίστηκε κοντά στο σημείο που βρίσκεται και δημιούργησε μια δεύτερη ατμόσφαιρα μετά την απώλεια του πρώτου.

READ  Η NASA καθυστερεί την πρώτη πτήση του ιστορικού ελικοπτέρου Ingenuity προς τον Άρη

Ευτυχώς, τα δεδομένα που παρείχε ο Hubble μπόρεσαν να δώσουν μια ιδέα για το τι υπάρχει στην ατμόσφαιρα. Η υπογραφή που αφήνεται στο φως του αστεριού από μόρια στην ατμόσφαιρα δίνει μια ένδειξη για το τι μπορεί να είναι. Αυτές οι ενδείξεις είναι περίπλοκες – επειδή υπάρχουν πολλά μόρια των οποίων οι υπογραφές εν μέρει αλληλεπικαλύπτονται σε ορισμένες περιοχές του φάσματος αλλά όχι σε άλλες – και περιπλέκουν ακόμη περισσότερο. Αλλά είναι δυνατό να κοιτάξουμε το σήμα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη και να αναγνωρίσουμε συνδυασμούς μορίων συμβατών με αυτό το σήμα.

Οι ερευνητές διαπιστώνουν ότι υπάρχουν πιθανώς αερολύματα στην ατμόσφαιρα. Και η σύνθεσή του δεν θα ήταν πραγματικά έκπληξη σε έναν άλλο πλανήτη: κυρίως μεθάνιο, αιθάνιο, υδρογόνο και υδροκυάνιο. Αλλά θυμηθείτε, ο λόγος για τον οποίο αυτή η ατμόσφαιρα είναι ενδιαφέρουσα είναι ότι ο πλανήτης έπρεπε να είχε χάσει την ατμόσφαιρά του νωρίς στην ιστορία του – και όλο το υδρογόνο έπρεπε να είχε πάει μαζί του.

Μάγμα

Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα προτείνει μια πιθανή λύση σε αυτό το αίνιγμα. Στην αρχή της ιστορίας του πλανήτη, θα έπρεπε να είχε τόσο πλούσια σε υδρογόνο ατμόσφαιρα όσο και επιφάνεια που ήταν ωκεανός μάγματος. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι μια μεγάλη ποσότητα υδρογόνου μπορεί δυνητικά να καταλήξει να αποθηκευτεί στο μάγμα και, καθώς ο πλανήτης κρυώνει, να παγιδευτεί κάτω από τον φλοιό.

Αλλά δυνητικά δεν παγιδεύονται για πάντα. Οι αστρονόμοι προτείνουν ότι ο πλανήτης πρέπει να είναι ζεστός εν μέρει λόγω των μεγάλων ποσοτήτων ακτινοβολίας που παίρνει από το εξαιρετικά κοντινό αστέρι του, αλλά και λόγω των παλιρροιακών δυνάμεων που ασκεί η βαρύτητα του αστεριού στον φλοιό του. Αυτό θα πρέπει να είναι αρκετό για να διατηρήσει το φλοιό λεπτό και εύκαμπτο, επιτρέποντας τον ηφαιστειακό μεγάλης κλίμακας. Έτσι, προτείνουν, η τρέχουσα ατμόσφαιρα μπορεί να σχηματιστεί και να αναπληρωθεί από ηφαιστειακή δραστηριότητα, με το πλούσιο σε υδρογόνο μάγμα να δημιουργεί τη ξεχωριστή του σύνθεση.

READ  Νέα μελέτη δείχνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να σχηματιστούν από σκοτεινή ύλη

Προφανώς, αυτό δεν θα είναι το ευκολότερο να επιβεβαιωθεί, αν και η άφιξη του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb θα ανοίξει νέες περιοχές του φάσματος για να παρέχει ανεξάρτητο έλεγχο της εκτιμώμενης σύνθεσης της ατμόσφαιρας. Αλλά ο καλύτερος έλεγχος είναι απλά να δούμε ότι αυτός ο τύπος δευτερεύουσας ατμόσφαιρας εμφανίζεται σε άλλους εξωπλανήτες. Και, δεδομένου του ενδιαφέροντος για τις εικόνες της ατμόσφαιρας τους, ενδέχεται να μην χρειαστεί να περιμένουμε πολύ.

Το αρχείο arXiv. Περίληψη αριθμός: 2103.05657 (Σχετικά με το arXiv). Για να εμφανιστεί στο The Astronomical Journal.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *