Rocile spațiale zdrobite sugerează forma atmosferică timpurie a exoplanetelor

Arderea bucăților de meteoriți din pământ ar putea spune oamenilor de știință din ce sunt formate atmosferele timpurii ale exoplanetelor.

Un set de experimente care coace rocile spațiale pulverizate sugerează că planetele stâncoase aveau atmosfere timpurii pline de apă, a raportat astrofizicianul Maggie Thompson de la Universitatea din California, Santa Cruz, pe 15 ianuarie, la reuniunea virtuală a Societății Americane de Astronomie. Aerul ar fi putut avea și monoxid de carbon și dioxid de carbon, cu cantități mai mici de hidrogen gazos și hidrogen sulfurat.

Astronomii au descoperit mii de planete care orbitează în jurul altor stele. La fel ca planetele terestre din sistemul solar, multe ar putea avea suprafețe stâncoase sub atmosfere subțiri. Telescoapele spațiale existente și viitoare pot arunca o privire la lumina stelelor care se filtrează prin atmosferele acelor exoplanete pentru a-și da seama ce substanțe chimice conțin și dacă unele sunt primitoare pentru viață (SN: 19/04/16).

Thompson și colegii ei adoptă o abordare diferită, lucrând de la zero. În loc să se uite la atmosferele în sine, ea examinează blocurile de construcție stâncoase ale planetelor pentru a vedea ce fel de atmosfere pot crea (SN: 5/11/18).

Cercetătorii au colectat mostre mici, aproximativ trei miligrame per experiment, din trei meteoriți condriți carbonați diferiți (SN: 27/08/2020). Aceste roci sunt primele solide care s-au condensat din discul de praf și gaz care au înconjurat tânărul soare și au format în cele din urmă planetele, spun oamenii de știință. Meteoriții formează „o înregistrare a componentelor originale care au format planetezimale și planete în sistemul nostru solar”, a spus Thompson într-o discuție la întâlnirea AAS. Exoplanetele probabil s-au format din lucruri similare.

Cercetătorii au măcinat meteoriții în pulbere, apoi au încălzit pulberea într-un cuptor special conectat la un spectrometru de masă care poate detecta urme de gaze diferite. Pe măsură ce pulberea s-a încălzit, cercetătorii au putut măsura cât de mult din fiecare gaz a scăpat.

Această configurație este analogă cu modul în care planetele stâncoase și-au format atmosferele inițiale după ce s-au solidificat cu miliarde de ani în urmă. Planetele și-au încălzit rocile originale cu dezintegrarea elementelor radioactive, coliziuni cu asteroizi sau alte planete și cu căldura rămasă din propria lor formație. Stâncile încălzite au scos gaz. „Măsurarea compoziției de degajare a meteoriților poate oferi o gamă largă de compoziții atmosferice pentru exoplanete stâncoase”, a spus Thompson.

Toți cei trei meteoriți au eliberat în mare parte vapori de apă, care au reprezentat 62% din gazul emis în medie. Următoarele cele mai comune gaze au fost monoxidul de carbon și dioxidul de carbon, urmate de hidrogen, hidrogen sulfurat și unele gaze mai complexe pe care această versiune timpurie a experimentului nu le-a identificat. Thompson spune că speră să identifice acele gaze în viitoarele probe experimentale.

Rezultatele indică astronomii ar trebui să se aștepte la atmosfere de abur bogate în apă în jurul unor exoplanete stâncoase tinere, cel puțin ca o primă aproximare. „În realitate, situația va fi mult mai complicată”, a spus Thompson. Planetele pot fi formate din alte tipuri de roci care ar contribui cu alte gaze la atmosfera lor, iar activitatea geologică modifică atmosfera unei planete în timp. La urma urmei, atmosfera respirabilă a Pământului este foarte diferită de aerul subțire, bogat în dioxid de carbon al lui Marte sau de supa groasă, fierbinte și sulfuroasă a lui Venus (SN: 14/09/2020).

Totuși, „acest cadru experimental face un pas important înainte pentru a conecta interioarele planetelor stâncoase și atmosferele lor timpurii”, a spus ea.

Acest tip de cercetare de bază este utilă deoarece „a pus un cadru compozițional cantitativ asupra cum ar fi putut arăta acele planete pe măsură ce au evoluat”, spune planetarist Kat Gardner-Vandy de la Universitatea de Stat din Oklahoma din Stillwater, care nu a fost implicat în acest nou studiu. muncă. Ea studiază și meteoriții și este adesea întrebată dacă experimentele care zdrobesc rocile antice și rare merită.

„Oamenii mă vor întreba, inevitabil, „De ce ai lua o bucată de meteorit și apoi ai strica-o?””, spune ea. „Noile cunoștințe din studiul meteoriților sunt la fel de neprețuite ca și meteoritul în sine.”