Tähtijärjestelmässämme, joka on suhteellisen lähellä meitä, hieman yli kolmenkymmenen valovuoden päässä MaastaTähtitieteilijät ovat tunnistaneet planeetan, joka näyttää uhmaavan kaikkia tunnettuja luokituksia. Se ei ole Jupiterin kaltainen kaasujättiläinen eikä omamme kaltainen klassinen kiviplaneetta: sen pinnan alla on sulan kiven maailmanlaajuinen valtameri joka kiehuu lepoa tekemättä.
Tämä eksoplaneetta, nimeltään L 98-59 dSitä ympäröi paksu, myrkyllinen ja rikkiyhdisteitä täynnä oleva ilmakehä, joka muistuttaa enemmän korkean lämpötilan luonnollista laboratoriota kuin paikkaa, jossa elämä voisi syntyä. Löytö, johon osallistui eurooppalaisia ja brittiläisiä tutkimusryhmiä, mukaan lukien johtohahmoja Oxfordin yliopisto, auttaa määrittelemään uudelleen ymmärryksemme galaksissa asuttavien maailmojen monimuotoisuudesta.
Uudentyyppinen planeetta, joka ei sovi klassisiin malleihin
Kerättyjen tietojen mukaan L 98-59 d:n koko on noin 1,6 kertaa Maan kokoinenMutta sen fysikaaliset ominaisuudet eivät vastaa sitä, mitä tavanomaiselta kiviseltä planeetalta odotetaan. Sen tiheys on tavallista pienempi silikaattien ja metallien maailmalle, mikä sai tutkijat välittömästi epäilemään, että sisällä tapahtui jotain epätavallista.
Analyysi osoittaa, että kyseessä ei ole kiinteä kappale, jolla on vakaa kuori, vaan se on kaukana siitä, että 70 % ja 90 % sen sisäisestä tilavuudesta Sitä hallitsee sula kivi. Toisin sanoen löydämme sieltä jättimäisen magmameren, joka voi ulottua noin ... syvyyteen. 5.700 kilometriä, ilman lepoa tai kovalla maaperällä olevia alueita, kuten meillä on Maassa.
Näihin johtopäätöksiin päästäkseen tieteellinen ryhmä yhdisti havaintoja useista eri laitteista, mukaan lukien james webb avaruusteleskooppi ja erilaiset Maan pinnalla sijaitsevat observatoriot. Näiden tietojen tarkkuus on mahdollistanut tiedemiesten arvioida sekä tämän äärimmäisen vulkaanisen maailman koon ja massan että laajemmin myös sisäisen rakenteen.
Tutkimus, julkaistu lehdessä Luontoympäristöviittaa siihen, että kohtaamme uudentyyppinen planeetta, jossa on magma- ja rikkimeriä joka käytännössä pakottaa tarkastele perinteisiä kategorioita jota käytämme tähtitieteessä: se ei ole pelkästään kuuma kivinen planeetta, vaan jotain supermaapallojen ja valtamerien peittämien maailmojen väliltä, paitsi että tässä tapauksessa "vesi" on laavaa.
Tämä havainto lisää kasvavaa määrää löytöjä, jotka viime vuosina ovat laajentaneet eksoplaneettojen luetteloa oppikirjoissa opetettujen klassisten mallien ulkopuolelle, suurelta osin James Webb -avaruusteleskoopin tarjoaman laadullisen harppauksen ansiosta ilmakehyjen ja koostumusten tutkimisessa tähtienvälisillä etäisyyksillä.
Läheinen helvetti: magman maailmanlaajuinen valtameri
Tämän eksoplaneetan avain on se, että magmameri, joka hallitsee lähes koko sisäosaansaToisin kuin Maassa, jossa sula kivi peittää pääasiassa vaipan ja sitä keskeyttää enemmän tai vähemmän vakaa kiinteä kuori, L 98-59 d:ssä erittäin korkea lämpötila estää kestävän ja pitkäikäisen "maaperän" muodostumisen.
Kansainvälisen tiimin käyttämät numeeriset mallit viittaavat siihen, että pintalämpötilat nousisivat helposti yli 1 500 ºC:nLämpö olisi niin äärimmäistä, että se voisi sulattaa monia tavallisia metalleja. Näissä olosuhteissa planeetan kaikki yritykset jähmettää kuorta estyisivät: jähmettynyt kivi sulaa nopeasti uudelleen sisätiloista ja sen tähdestä tulevan voimakkaan energian vaikutuksesta.
Tämä tilanne luo jotain vastaavaa kuin jatkuva vulkaaninen syklijossa magma nousee, vapauttaa kaasuja ilmakehään ja vajoaa takaisin luoden erittäin epävakaan sisäisen dynamiikan. Kaukaa katsottuna tällainen planeetta ei ainoastaan heijastaisi tähtensä valoa, vaan todennäköisesti myös se loistaisi omalla lämpöhehkullaan, kuin kosminen hiili leijumassa tyhjyydessä.
Tähtitieteilijät kuvailevat tätä skenaariota maailmaksi, joka on loukussa eräänlaisessa pysyvässä "geologisessa lapsuudessa". Vaikka Maa on menettänyt sisäistä lämpöään aioneiden ajan, mikä on mahdollistanut mantereiden ja nestemäisten valtamerien muodostumisen, L 98-59 d pysyy paljon alkeellisemmassa tilassa, jota hallitsevat materiaalien sulaminen ja jatkuva sisäinen toiminta.
Euroopan tiedeyhteisölle, mukaan lukien mantereen eri observatorioissa ja ESAn kaltaisissa virastoissa työskentelevät, tällaisen äärimmäisen kohteen tutkiminen on erittäin arvokasta, koska Se tarjoaa ikkunan evoluution alkuvaiheisiin kivisistä planeetoista, ennen kuin ne jäähtyvät ja voivat kehittää vakaampia olosuhteita.
Tiheä, rikkiä sisältävä ilmakehä
Jos L 98-59 d:n sisätilat ovat jo äärimmäisen laajoja, sen kaasukerros on yhtä äärimmäinen. Spektroskooppiset tiedot paljastavat, että planeetalla on paksu ilmakehärunsaasti vety- ja rikkiyhdisteitäTämä aluksi hämmensi tutkijoita, jotka olivat tottuneet löytämään muuntyyppisiä seoksia saman kokoisista maailmoista.
Mittaukset havaitsevat merkkejä rikkivety, sama kaasu, joka aiheuttaa Maassa tyypillisen "mädäntyneen kananmunan" hajun. Tässä tapauksessa tämän yhdisteen arvioitu osuus olisi poikkeuksellisen korkea, luokkaa 10 % ilmakehästämikä muuttaisi planeetan ilman myrkylliseksi cocktailiksi, joka olisi täysin tappava kaikille tuntemillemme elämänmuodoille.
Kemiallisen komponentin lisäksi tuo tiheä ilma toimii erittäin tehokas lämmönloukkuIlmakehä pidättää suuren osan isäntätähdeltä tulevasta säteilystä ja jakaa sen uudelleen estäen pintaa ja magmamerta jäähtymästä riittävästi kiinteän kuoren muodostamiseksi. Kyseessä on äärimmäiseen asentoonsa viety kasvihuoneilmiö, paljon aggressiivisempi kuin Venuksella havaittu.
Korkean lämpötilan, paineen ja rikkiyhdisteiden läsnäolon yhdistelmä luo ympäristön, jossa nestemäisen veden olemassaolo tai monimutkaisten orgaanisten molekyylien pitkäaikaiset selviytymiset ovat käytännössä mahdotonta. Näin ollen L 98-59 d luokitellaan selvästi vieraanvarainen ja asumiskelvoton maailma, ainakin mille tahansa maanpäälliselle biologialle.
Juuri tämän äärimmäisen ankaruuden vuoksi planeetasta tulee ihanteellinen luonnollinen laboratorio teorioiden testaamiseen ilmakehän kemia reunaolosuhteissaMalleja, jotka sopivat hyvin siellä havaittuihin tuloksiin, voidaan sitten soveltaa muihin eksoplaneettoihin, mukaan lukien lauhkeampiin, jotka tulevat eurooppalaisten hankkeiden tutkaan, jotka keskittyvät mahdollisten biosignatuurien etsimiseen.
Magmameren rooli rikin "varastona"
Yksi tutkimuksen silmiinpistävimmistä näkökohdista on tutkijoiden esittämä selitys ilmakehän runsauden perustelemiseksi. Suoritetut simulaatiot osoittavat, että Magmameri toimisi valtavana kemikaalisäiliönä, joka kykenee absorboimaan ja vapauttamaan rikkiä jatkuvasti miljardien vuosien ajan.
Tässä skenaariossa planeetan sisäosissa olevat rikkiä sisältävät materiaalit liukenisivat sulaan kallioon ja kulkeutuisivat konvektiivisten liikkeiden kautta pinnallisempiin kerroksiin, joista ne voisivat päästä ilmakehään vulkaaniset prosessit ja hajapurkauksetAjan myötä tämä vaihto lopulta synnyttäisi tänään havaittavan erikoisen kaasumaisen koostumuksen.
Tämän magma-ilmakehäsyklin olemassaolo auttaa selittämään, miksi planeetta pystyy voimakkaasta tähtien säteilystä huolimatta ylläpitää suhteellisen vakaata kaasukuortaVaikka osa kaasusta häviää avaruuteen ajan myötä, sulan kiven valtameri jatkaisi ilmakehän ruokkimista uusilla yhdisteillä, mikä pidentää maapalloa ympäröivän "myrkyllisen vaipan" elinikää.
Tämä mekanismi muistuttaa etäisesti Maan tapahtumia, joissa sisä- ja ulkoilman vaihto vulkanismin ja tektoniikan kautta on ollut avainasemassa ilmakehän ylläpitämisessä geologisen historian aikana. Kuitenkin L 98-59 d:ssä kaikki tapahtuu paljon äärimmäisemmässä mittakaavassa: kohoavat lämpötilat ja kiinteän kuoren puuttuminen tarkoittavat, että järjestelmä on aina kaaoksen partaalla.
Euroopan tiedeyhteisölle nämä tulokset avaavat oven jatkotutkimuksille miten haihtuvat alkuaineet käyttäytyvät korkeaenergisissä ympäristöissä ja mitä vaikutuksia tällä voi olla muille eksoplaneetoille. Näiden prosessien ymmärtäminen mahdollistaa tulevaisuuden teleskooppikohteissa, kuten James Webbissä ja sen mahdollisissa seuraajissa, havaittujen kemiallisten signaalien paremman tulkinnan. Joitakin näistä kohteista Euroopan unionin toimielimet edistävät.
Mitä tämä äärimmäinen maailma opettaa meille planeettojen muodostumisesta?
Ehtojensa näyttävän luonteen lisäksi L 98-59 d auttaa vastaamaan perustavanlaatuiseen kysymykseen: miten kiviplaneetat kehittyvät Varhaisimmista vaiheistaan siihen asti, kunnes niistä tulee (tai ei tule) mahdollisesti asumiskelpoisia paikkoja. Tällaiseen alkeelliseen tilaan jääneen maailman tarkkaileminen antaa meille mahdollisuuden verrata sen tilannetta siihen, mitä Maan on täytynyt kokea pian muodostumisensa jälkeen.
Miljardeja vuosia sitten planeettamme oli myös ympäröity magmameret ja myrkylliset ilmakehitvallitsevat vulkaaniset kaasut eikä vapaata happea ole näkyvissä. Ajan myötä lämmönhukka, komeettojen ja asteroidien pommitukset sekä sisäiset dynamiikat muuttivat tätä ympäristöä vähitellen suotuisammaksi nestemäiselle vedelle ja orgaaniselle kemialle.
L 98-59 d:n tapaus osoittaa, etteivät kaikki maailmat seuraa samaa polkua: jotkut voivat "jumiin" jääminen erittäin energisiin vaiheisiinTämä johtuu niiden läheisyydestä tähteen, niiden alkuperäisestä koostumuksesta tai useiden tekijöiden yhdistelmästä. Eurooppalaisilta observatorioilta näitä skenaarioita käytetään planeettojen muodostumismallien tarkentamiseen, joita sitten sovelletaan naapurijärjestelmiin ja myös ESA:n tehtävien datan tulkintaan.
Lisäksi tämäntyyppinen eksoplaneetta muistuttaa meitä siitä, että maailmojen monimuotoisuus galaksissa Se on paljon suurempi kuin vain kaksi tai kolme vuosikymmentä sitten ajateltiin. Se, mikä aiemmin pidettiin poikkeuksellisena, alkaa tuntua suhteellisen yleiseltä, mikä pakottaa tarkistamaan yksinkertaistettuja luokituksia, jotka erottivat toisistaan vain "kiviplaneetat", "kaasujättiläiset" tai lauhkean vyöhykkeen "Neptunukset".
Eurooppalaiselle yleisölle jokainen tällainen löytö korostaa, kuinka tärkeää on jatkaa laajamittaisten, sekä avaruudessa että maan päällä tehtävien havainnointihankkeiden tukemista, joissa eri maiden yliopistot, tutkimuskeskukset ja virastot tekevät yhteistyötä. L 98-59 d on vain yksi esimerkki siitä, miten kansainvälinen yhteistyö voi paljastaa odottamattomia todellisuuksia aurinkokunnan ulkopuolella.
Kaiken tämän datan avulla eksoplaneetta L 98-59 d on vakiinnuttanut asemansa yhtenä ainutlaatuisimmista tähän mennessä löydetyistä maailmoista: planeetta, joka on lähes Maan kokoinen, mutta muuttunut globaaliksi laavamereksi, jota peittää rikkipitoinen ilmakehä ja joka on jatkuvassa myllerryksessä. Pelkkä kuriositeetti ei ole tämä lähellä oleva "helvetti", vaan siitä on tullut keskeinen osa Linnunradan planeettojen muodostumisen ja kehityksen ymmärtämisessä sekä siinä, mitkä tekijät vaikuttavat siihen, tarjoavatko jotkut niistä lopulta Maan kaltaisia olosuhteita.
