5 Minutės
Įsivaizduokite stovint ant pasaulio krašto, kuriame dangus beveik niekada nesikeičia ir saulė niekada nenusileidžia pusei jo paviršiaus. James Webb kosminis teleskopas (JWST) pavertė tą įsivaizdavimą duomenimis: išdegintas, be oro egzoplanetos diskas, besisukantis aplink artimą raudoną nykštukę, uola, kuri gali labiau priminti mūsų Mėnulį ar Merkurijų nei Žemę, tačiau jis yra maždaug 30 procentų didesnis už mūsų namus.
LHS 3844b buvo aptikta 2018 metais ir yra maždaug už 50 šviesmečių. Ji sukasi aplink mažą raudoną nykštukę per 11 valandų orbitą, taip arti, kad žvaigždė nuo paviršiaus atrodytų milžiniška. Planeta yra apie tris žvaigždės skersmenis nuo savo šeimininkės. Potvynio užrakinimas yra neišvengiamas: viena pusrutulį kepina nuolatinė diena, priešingoji pusė įstrigusi amžiname nakties tamsoje. Dienos temperatūros viršija 1000 Kelvino, gerokai daugiau nei 1300 laipsnių Farenheito.
Skaitant įkaitusį pasaulį: spektrinis parašas
Webb vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumentas, MIRI, negali nufotografuoti šios planetos kaip nuotraukos. Vietoj to jis registruoja spektrą, tai yra infraraudonosios šviesos modelį, kurį skleidžia paviršius. Kiekvienas mineralas ir molekulė palieka aiškų ženklą toje šviesoje. Lygindami planetos spektrą su laboratoriniais pavyzdžiais ir ankstesniais NASA Spitzer kosminio teleskopo duomenimis, astronomai gali daryti prielaidas apie tikėtiną paviršiaus sudėtį.
Komandos naujausias analizės rezultatas rodo paviršių, dominuojantį bazaltiniams arba mantlei būdingo pobūdžio medžiagoms: uoloms, turinčioms daug magnio ir geležies, panašiems į Mėnulio bazaltą arba Žemės giluminius sluoksnius. Tai svarbus skirtumas. Bazaltinis parašas leidžia manyti arba apie ką tik sukietėjusias lavos sroves ir neseną geologinį atnaujinimą, arba apie seną, sutrintą akmenį, uždengtą regolitu, be apsaugančios atmosferos, kuri lėtintų kosminį erozavimą.
LHS 3844 b dieninės pusės infraraudonųjų spindulių spektras, pagrįstas naujausiais James Webb kosminio teleskopo ir anksčiau atliktu NASA Spitzer teleskopo stebėjimu, pritaikytas skirtingoms paviršiaus sudėtims.
Dvi galimybės: aktyvus pasaulis ar senovinis reliktas
Kuris scenarijus teisingas? Yra dvi konkuruojančios interpretacijos. Viena teigia, kad LHS 3844b turi aktyvią geologiją: lydytas uolienas kylant ir vėsinant formuojasi naujos bazaltinės plokštės. Žemėje vulkaninis išsiskyrimas išskiria anglies dioksidą ir sieros junginius į atmosferą; panašūs ženklai nurodytų gyvą ugnikalniškumą egzoplanetoje. Kita galimybė — miręs, be oro pasaulis: senas kūnas, kurio paviršių meteoroidų smūgiai ir nesibaigiantys žvaigždžių spinduliai sutrindė į regolitą.
Svarbiausia, Webb vidutinio infraraudonųjų spindulių duomenyse nėra aiškių ugnikalninių dujų požymių planetos dieninės emisijos spektre. Šis trūkumas labiau linksta prie neaktyvios interpretacijos. Sebastian Zieba, NASA Sagan stipendininkas Harvardo & Smithsonian Astrofizikos centre, teigia, kad čia tikėtina nėra pažįstamos Žeme veikiančios plokščių tektonikos ir planeta greičiausiai turi labai mažai vandens.
Atsižvelgiant į intensyvų apšvitinimą iš pagrindinės žvaigždės ir planetos artimą orbitą, bet kokia pirminė atmosfera būtų buvusi nusluoksniuota seniai. Be dujinio gaubto, paviršiaus medžiagos yra veikiamos tiesioginio kosminio erozavimo: mikrometeoritų smūgiai, aukštos energijos fotonai ir įkrautos dalelės gali sutrinti uolienas ir pakeisti spektrines savybes.
Kodėl tai svarbu egzoplanetų moksle
Šis rezultatas žymi metodologinį poslinkį. Mes judame toliau nuo vien tik akmeninių egzoplanetų radimo prie jų paviršių ir istorijų skaitymo. LHS 3844b yra vienas pirmųjų akmeninių pasaulių, kurių paviršiaus sudėtis buvo apribota infraraudonųjų spindulių spektroskopija. Ši galimybė atveria naują langą: dabar galime patikrinti, ar plokščių tektonika, vandens išsaugojimas ir vulkaninė veikla — pagrindiniai procesai Žemėje — yra dažni ar reti akmeninėse egzoplanetose.
Pasekmės išeina už vienos planetos ribų. Raudonos nykštukės yra dažniausios galaktikos žvaigždės, ir daugelis mažųjų akmeninių pasaulių sukasi arti jų. Jei tie pasauliai paprastai būna be oro ir iškepti, galimybių gyvybei perspektyvos susilpnėja. Priešingai, jei Webb galiausiai aptiks bazaltą, dengiamą hidratais mineralais ar dujomis, rodančiomis vykstantį ugnikalniškumą, mūsų supratimas apie gyvenamumą aplink mažas žvaigždes turėtų būti peržiūrėtas.
Ekspertų įžvalga
"Spektrai yra istorijos, parašytos šviesa," sako dr. Elena Morales, egzoplanetų spektroskopė (fikcinė, tačiau reprezentatyvi). "Su Webbu mes pagaliau galime skaityti planetos geologinės praeities skyrius. LHS 3844b puslapiai rodo kaitrą ir kietumą, o ne hidrologinį ciklą. Tai mums sako esminį dalyką apie tai, kaip mažos, arti žvaigždžių esančios planetos vystosi."
Komanda jau surinko papildomus JWST stebėjimus, skirtus išskirti subtilius skirtumus: grūdelio dydis, paviršiaus šiurkštumas ir smulkūs mineraloginiai pokyčiai visi keičia infraraudonųjų spindulių spektro formą. Astronomai naudos laboratorinius analogus ir palyginimus su Saulės sistemos objektais — Mėnulio, Merkurijaus ir asteroidų paviršių tyrimus — kad patikslintų savo modelius.
Išvada
LHS 3844b skamba kaip ekstremalus kaimynas: didesnė už Žemę, tačiau negyvenama, potvynio užrakinta ir dieną kaitri. Webb vidutinio infraraudonųjų spindulių matavimai teikia pirmenybę bazaltiniam arba mantlei panašiam paviršiui ir mažai rodo atmosferos ar aktyvaus ugnikalniškumo požymių. Toks derinys labiau linksta prie Merkurijaus ar Mėnulio likimo nei prie Žemės dvynio. Vis dėlto šie duomenys yra tik pradžia. Būsimi stebėjimai ir patobulinti spektriniai modeliai susiaurins mūsų vaizdą apie šį išdegusį pasaulį ir panašius objektus, padėdami atsakyti į vieną didžiausių planetologijos klausimų: kaip dažnai galaktikoje pasitaiko Žemės panašios sąlygos?
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą