A Kaliforniai Santa Cruz Egyetem (UC Santa Cruz, UCSC) munkatársai egy újszerű laboratóriumi kísérletükben földszerű exobolygók ősi légkörét vizsgálták. A kísérletek során a kutatók laboratóriumi kemencében hevítettek meteoritmintákat magas hőmérsékletre, és a távozó gázok kémiai összetételét elemezték. A napokban a Nature Astronomy szakfolyóiratban publikált eredményeik szerint az exobolygók kezdeti légköre több szempontból is lényegesen különbözhet attól, mint amit a planetológusok által jelenleg használt modellek feltételeznek.
„Ez fontos információ lehet, amikor az új távcsöveink érzékeny műszereivel elkezdhetjük majd az exobolygók légkörének megfigyelését” – világít rá Maggie Thompson, az UC Santa Cruz végzős hallgatója, a tanulmány első szerzője. A kőzetbolygók kezdeti légköre a feltételezések szerint a bolygó felszínének forró kőzeteiből származó kipárolgásokból jön létre, ami pedig az égitest kezdeti növekedésével járó intenzív becsapódási hő, valamint a fiatal égitest vulkáni aktivitásának következménye.
„Amikor a bolygók építőelemei összeállnak, az anyag felhevül, és gázok keletkeznek. Ha pedig egy bolygó elég nagy, akkor jelentős mennyiségű gázt képes megtartani légkör formájában” – fejti ki Myriam Telus, a föld- és bolygótudományok adjunktusa az UCSC-n, a tanulmány társszerzője. – „A laboratóriumunkban ezeket a bolygók légkörét létrehozó nagyon korai folyamatokat igyekszünk szimulálni, hogy kísérleti megszorításokat tehessünk rájuk.”
A kutatók három CM-típusú szeneskondrit-meteoritot vizsgáltak meg. Ezek jellemzik a Napot és a bolygókat létrehozó por- és gázfelhő anyagi összetételét. „Ezek a meteoritok tulajdonképp a Naprendszer keletkezésének ősi anyagmaradványai” – folytatja Thompson – „a kondritok minden más meteorittól különböznek abban, hogy sosem hevültek olvadáspontig, így többet őriztek meg az ősi összetevőikből. Emiatt jobban árulkodnak a Naprendszer kezdeti anyagösszetételéről.”
A vákuumkemencébe helyezett mintákat 1200 °C-ra hevítették, és tömegspektrométerrel vizsgálták a távozó illóanyagokat. A leggyakoribb anyag a vízgőz volt, emellett jelentős mennyiségben volt jelen szén-monoxid és szén-dioxid. Kisebb mennyiségben találtak továbbá hidrogént és kén-hidrogént is. Telus elmondta, hogy ezzel szemben a modellek a Napéhoz hasonló összetétellel dolgoznak, így bennük a hidrogén és hélium dominál. – „A meteoritok kipárolgása alapján ugyanakkor feltételezhetjük, hogy a vízgőz lesz a leggyakoribb összetevő, amit a szén-monoxid és a szén-dioxid követnek.” – folytatja Telus – „A Nap összetétele jó kiindulás lehet a Jupiterhez hasonló óriásbolygók légkörének esetében, mert ezek légköre közvetlenül a szoláris ködből származott, ám a kisebb bolygók légköre sokkal inkább kipárolgással keletkezhetett.”
Noha meteoritok hevítéses vizsgálatával már korábban is foglalkoztak más kutatók, azoknak a kísérleteknek a célja a légkörben felizzó testek megértése volt, ezért azokat más módszerekkel, más célokat szem előtt tartva végezték. „Talán esetleges dolognak tűnik, hogy éppen a Naprendszer meteoritjait vizsgálva próbálják a kutatók a távoli csillagok exobolygóit megérteni, de a csillagok megfigyelése azt mutatja, hogy az ilyen anyagok jelenléte minden csillag körül gyakori” – zárja gondolatait Telus.
Forrás: University of California Santa Cruz