Drasztikus változások: neptunuszi gázbolygóból mérgező légkörű kőzetbolygóvá alakulhatott egy közeli planéta

24234

Drasztikus változásokon mehetnek keresztül életük során a bolygók a NASA Hubble-űrteleszkóp új felfedezése szerint. A GJ 1132 b exobolygó Neptunuszhoz hasonló gázbolygóból forró, mérgező légkörrel borított kőzetbolygóvá alakulhatott át. A távoli csillag körül keringő planéta elveszíthette eredeti légkörét, viszont vulkáni aktivitásának köszönhetően újat építhetett fel.

A Földhöz hasonló méretű GJ 1132 b exobolygó ködös, hidrogénből, metánből és hidrogén-cianidból álló légkörének illusztrációja. A mérgező gázkeverék a bolygó vékony kérge alatti olvadt lávából származhat. A rendszerben keringő másik bolygó gravitációs vonzásának hatására a bolygó felszíne töredezett tojáshéjhoz hasonlíthat. (Forrás: NASA/ESA/R. Hurt (IPAC/Caltech))

A GJ 1132 b exobolygó feltehetőleg vaskos hidrogénlégkörrel borított gázbolygóként kezdhette életét. Fiatal korában a Földnél jóval nagyobb, úgynevezett szub-neptunusz lehetett, ám kezdeti hidrogén és hélium légkörét a forró, fiatal központi csillagának sugárzása miatt hamar elveszíthette. Rövid időn belül csak a földméretű mag maradt vissza; a történet pedig itt kezdett érdekessé válni.

A Hubble-űrteleszkóp meglepő eredményei szerint a bolygón másodlagos légkör alakult ki. Közvetlen megfigyelési eredményeket és számítógépes modelleket használva arra jutottak, hogy a légkört molekuláris hidrogén, hidrogén-cianid, metán és aeroszol pára alkotja. A modelleredmények szerint ez utóbbi ködöt különböző fotokémiai úton kialakuló szénhidrogének építik fel, a földi szmoghoz hasonlóan.

A bolygó légkörén áthaladó csillagfényt bizonyos hullámhosszakon elnyelik a légköri molekulák. A fenti grafikonon látható, hogy a GJ 1132 b bolygó légkörében milyen molekulák és aeroszolok jelenlétét sikerült kimutatni. (Forrás: NASA/ESA/P. Jeffries (STScl))

A feltevések szerint a jelenleg légkörben található hidrogén még az eredeti légköri hidrogén lehet. A bolygó olvadt magmaköpenye előbb elnyelhette, majd különféle vulkanikus folyamatokon keresztül most lassan visszaszivárog, új légkört alakítva ki. A ma látható atmoszférából is szökik a hidrogén az űrbe, az egyensúly megtartásához így folyamatos utánpótlásra van szükség.

A tanulmány egyik szerzője, Raissa Estrela (NASA JPL) elmondása szerint azért izgalmas ez a felfedezés, mert feltehetőleg egy másodlagos, regenerált légkört láthatunk. Azt gondolhatnánk, hogy az erősen besugárzott exobolygók kevéssé izgalmasak, hiszen elveszítették a légkörüket; most viszont úgy tűnik, hogy mégis van mód arra, hogy legyen nekik.

A felfedezést más exobolygókra is vonatkoztathatjuk. Vajon hány földszerű bolygót találtunk eddig, ami eredetileg nem kőzetbolygóként kezdte életét? Lehet, hogy némelyek hasonló szub-neptunuszként alakulhatnak ki, a fiatal, forró csillag pedig fotoevaporációval “elfújhatja” a légkörüket. Mikor azonban a csillag lehűl, a bolygó ott marad – az első 100 millió évben eltűnő légkört, ha regenerálni tudja, akkor később talán meg is őrizheti.

A tőlünk 41 fényévre található GJ 1132 b sok szempontból hasonlít a Földre, de vannak azért különbségek. A sűrűségük, méretük és koruk hasonló, eleinte mindkettőt főként hidrogén alkotta légkör vette körül, valamint lehűlésük előtt mindkét bolygón elképesztő forróság uralkodott. A tanulmány szerint még a felszíni légnyomás is hasonló lehet.

A fejlődéstörténetük viszont teljesen eltérő, a Földről nem gondoljuk, hogy egy szub-neptunusz visszamaradt magja lenne. Szerencsénkre kellemes távolságban keringünk a Naptól is, míg a GJ 1132 b annyira közel van a vörös törpe csillagához, hogy másfél naponta kerüli meg teljesen. Az extrém közelsége miatt a bolygó kötötten kering, azaz folyamatosan ugyanaz az oldala fordul a csillag felé – éppen úgy, ahogyan a Hold kering a Föld körül. A kérdés, hogy vajon mi tartja annyira forrón a köpenyt, hogy folyékony legyen és aktív vulkanizmus legyen rajta? A vizsgált bolygórendszer azért is érdekes, mert sokféle módon léphet fel benne árapályfűtés.

Az árapályerők súrlódást keltenek a bolygó belsejében, mely ezáltal felmelegszik. A GJ 1132 b elliptikus pályán kering, a rá ható árapályerők a csillaghoz vett legközelebbi és legtávolabbi pontján a legerősebbek. Ezen kívül legalább még egy exobolygó gravitációs vonzása is hozzájárul az árapályfűtéshez. Mindezek következtében a bolygó hol összenyomódik, hol széthúzódik, amolyan “gravitációs pumpa”-ként – a köpeny pedig így huzamosabb ideig folyékony tud maradni. Hasonló folyamatot láthatunk a saját Naprendszerünkben is, a Jupiter Io holdján megfigyelhető folyamatos vulkáni aktivitás a Jupiter és a környező holdak árapályerőinek hatásaként maradt fent.

A GJ 1132 b exobolygót bemutató animáció, melyen a Hubble-űrtávcső adatai szerint eredeti légkörének elveszítése után egy új, másodlagos légkör alakulhatott ki. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt)

Mivel a GJ 1132 b belseje ilyen forró, úgy vélik, hogy a bolygó külső, hidegebb kérge extrém vékony lehet, alig néhány 10 méter. Ez közel sem elég strapabíró ahhoz, hogy bármilyen vulkáni hegyet megtartson. Az árapályerők hatásának következtében valószínűleg a felszín egy töredezett tojáshéjhoz hasonlíthat; a repedéseken keresztül pedig kiszökhet a hidrogén és más gázok is. A James Webb-űrteleszkóp indulásával a GJ 1132 b bolygó megfigyelését is várhatjuk, infravörös eszközeivel ugyanis beláthatunk majd a felszínre. Ha vannak rajta magmatavak, vagy aktív vulkanizmus, akkor azok a területek forróbbak lesznek, fényesebbek az infravörös színképekben, így pedig potenciálisan valódi geológiai aktivitást figyelhetünk majd meg egy exobolygó felszínén.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás