Скалистые экзопланеты более разнообразны и экзотичны, чем считалось ранее

Согласно анализу химического состава так называемых «загрязненных» белых карликов в окрестностях Солнца, большинство скалистых экзопланет имеют экзотический состав и минералогию.

Путирка и Сюй представляют первые оценки типов горных пород на экзопланетах, которые когда-то вращались вокруг загрязненных белых карликов – звезд, состав атмосферы которых фиксирует падение ранее вращавшихся планетных объектов. Изображение предоставлено: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / M. Zamani и M. Kosari, NOIRLab NSF.

Белые карлики – это звезды, которые покинули главную последовательность, израсходовав все свое топливо; звезды сначала расширяются, образуя красных гигантов, а затем сжимаются до размеров, близких к земным.

Планеты, вращающиеся вокруг этих звезд, могут распадаться из-за сильного гравитационного притяжения их хозяев, в результате чего обломки падают в звездные атмосферы.

Эти загрязненные белые карлики действуют как «космические масс-спектрометры», которые обеспечивают почти прямой анализ состава экзопланет.

Источники загрязнения могут состоять из целых планет или обломков планет, таких как главный пояс астероидов Солнечной системы.

Ища элементы, которые не существовали бы естественным образом в атмосфере белого карлика (что-либо кроме водорода и гелия), астрономы могут выяснить, из чего были сделаны эти скалистые объекты.

В новом исследовании геолог из Калифорнийского государственного университета профессор Кейт Путирка и доктор Сийи Сю из обсерватории Близнецов и лаборатории NOIR NSF рассмотрели 23 загрязненных белых карлика, расположенных в пределах 650 световых лет от Солнца, где есть кальций, кремний, магний и железо было точно измерено с помощью обсерватории Кека на Гавайях, космического телескопа Хаббл НАСА / ЕКА и других обсерваторий.

Затем астрономы использовали измеренные содержания этих элементов, чтобы восстановить минералы и горные породы, которые из них образовались.

Они обнаружили, что эти белые карлики имеют гораздо более широкий диапазон составов, чем любая из внутренних планет в нашей Солнечной системе, предполагая, что их планеты имеют более широкий спектр типов горных пород.

На самом деле, некоторые из композиций настолько необычны, что авторам пришлось придумать новые названия, такие как кварцевые пироксениты и периклазовые дуниты, чтобы классифицировать новые типы горных пород, которые должны были существовать на этих планетах.

«Хотя некоторые экзопланеты, которые когда-то вращались вокруг загрязненных белых карликов, кажутся похожими на Землю, большинство из них имеют типы пород, экзотических для нашей Солнечной системы», – сказал доктор Сюй.

«Некоторые типы горных пород, которые мы видим из данных о белых карликах, могут растворять больше воды, чем горные породы на Земле, и могут повлиять на развитие океанов», – добавил профессор Путирка.

«Некоторые типы горных пород могут плавиться при гораздо более низких температурах и образовывать более толстую кору, чем земные породы, а некоторые типы горных пород могут быть более слабыми, что может способствовать развитию тектоники плит».

«Более ранние исследования загрязненных белых карликов обнаружили элементы из скалистых тел, включая кальций, алюминий и литий».

«Тем не менее, это второстепенные элементы (которые обычно составляют небольшую часть земной породы), и измерения основных элементов (которые составляют большую часть земной породы), особенно кремния, необходимы, чтобы действительно знать, что за порода. типы существовали бы на этих планетах ».

«Кроме того, высокие уровни магния и низкие уровни кремния, измеренные в атмосферах белых карликов, предполагают, что обнаруженные каменные обломки, вероятно, пришли из недр планет – из мантии, а не из их коры».

Некоторые предыдущие исследования загрязненных белых карликов сообщали о признаках существования континентальной коры на каменистых планетах, которые когда-то вращались вокруг этих звезд, но команда не нашла доказательств наличия коровых пород.

Однако наблюдения не исключают полностью, что планеты имели континентальную или другие типы коры.

«Мы считаем, что если порода земной коры существует, мы не можем ее увидеть, вероятно, потому, что она встречается в слишком малой части по сравнению с массой других планетных компонентов, таких как ядро ​​и мантия, чтобы их можно было измерить», – сказал профессор Путирка.

В Выводы были опубликованы на этой неделе в журнале Nature Communications.

_____

KD Putirka & S. Xu. 2021. Загрязненные белые карлики обнаруживают экзотические типы мантийных пород на экзопланетах в нашем районе Солнца. Nat Common 12, 6168; DOI: 10.1038 / s41467-021-26403-8

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.