Laboratuardaki sentetik lav, ötegezegen keşfine yardımcı olur

Yeni James Webb Uzay Teleskobu (JWST) için keşif dönemi ısınıyor – volkanik olarak ısınıyor.

Çok disiplinli bir Cornell araştırmacıları grubu, laboratuvarda lavları, uzak ötegezegenlerde oluşabilen kaya türleri olarak modelledi ve sentezledi. Ateşli manzaralar ve magma okyanusları içeren volkanik dünyaları bulmak için bir başlangıç ​​kataloğu olarak 16 tip yüzey kompozisyonu geliştirdiler.

Araştırmaları, “Volcanic Exoplanet Surfaces”, önümüzdeki Kasım 2022 sayısında yayınlandı. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.

Yer ve Atmosfer Bilimleri Bölümü’nde (EAS) Charles N. Mellowes Mühendislik Profesörü olan baş yazar Esteban Gazel, “Yıldız metalikliği verilerini, termodinamik modellemeyi ve laboratuvar deneylerini birleştiren olası ötegezegen yüzeylerini temsil eden bileşimler sentezledik” dedi. ), Mühendislik Fakültesi’nde. Ayrıca Cornell’in disiplinler arası Carl Sagan Enstitüsü’nün (CSI) bir üyesidir.

CSI direktörü ve Sanat ve Bilim Koleji’nde astronomi doçenti olan ortak yazar Lisa Kaltenegger, “JWST tarafından lav dünyalarının yeni gözlemleri, kozmik kıyılarımızda ne tür yerlerin olduğuna dair sırların kilidini açıyor” dedi. “Volkanik ötegezegen yüzeyleri kataloğumuz, bu dünyaları neyin oluşturduğunu deşifre etmek için bir araç sağlıyor.”

Gazel ve Kaltenegger’in araştırma gruplarının eski bir üyesi olan Marc-Antoine Fortin, bilinen ev sahibi yıldızların etrafındaki gezegenleri neyin oluşturduğuna dair önceki modellerin rehberliğinde olası fiziksel ötegezegen yüzeylerini yarattı ve ölçtü.

Fortin, “Dünya ve gezegen bilimciler olarak, erken gezegen evrimine dair ipuçları arıyoruz.” Dedi. “Burada, Dünya’da, milyarlarca yıl önce kendi gezegenimiz hakkında bize bir fikir sunan bazı doğal kalıntılara – çok eski kayalara – sahibiz.

Fortin, “Bu lav dünyaları bir zaman makinesi gibidir, çünkü Dünya da bir zamanlar lavdı” dedi. “Fakat ötegezegenlerle, en azından magmayla dolu gezegenler için, gezegenleri evrimlerinin farklı aşamalarında görebiliriz.”

Fortin, lav dünyalarının ötegezegen konfigürasyonu için güçlü ipuçları sağladığını söyledi. “Diğer kozmik mahallelerdeki ötegezegenlere bakıyoruz,” dedi ve “en azından yaşamlarımız boyunca ziyaret edemeyeceğimiz bu uzak gezegenler hakkında öğrenebileceğimiz her şeyi öğreniyoruz.”

Gazel, Webb teleskobunun başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesi ve veri ve görüntülerin verimli erken alınmasıyla birlikte, bilimin ötegezegenleri her zamankinden daha ayrıntılı bir şekilde keşfetme fırsatına sahip olduğunu söyledi. “İlk kataloğumuz, güneş sistemi analogları tarafından en iyi şekilde tanımlanmayan volkanik ötegezegenlerin kimyasal bileşimini anlamak için önemli bir araç haline geliyor” dedi.

Araştırmada Fortin, Gazel ve Kaltenegger ile işbirliği yapan EAS’ta yardımcı doçent olan Megan Holycross.

Kataloğu bir araya getirmek için Fortin ve Gazel, farklı yıldızların etrafında oluşabilen gezegenleri temsil eden olası kayalık gezegen mantolarının bileşimini seçti. Ardından termodinamik modelleme kullanarak farklı erime noktalarındaki yüzey bileşimlerini hesapladılar.

Holycross ile işbirliği yapan grup, laboratuvar fırınlarında bu bileşimlerle eşleşen sentetik lavlar yarattı, ardından olası ötegezegen yüzeylerini kopyalamak için bunları soğuttu.

Daha sonra Fortin, Gazel’in laboratuvarındaki yeni spektroskopi ekipmanını kullanarak olası kızılötesi yansıma spektrumunu ölçtü. Kimyasal bileşimlerini, silika içeriği ve diğer ana kimyasal bileşenlerle ilişkili olan, yaklaşık 8 mikrometrede bulunan bir tepe olan Christiansen özelliği olarak bilinen güçlü bir spektral karakteristikle ilişkilendirdi.

Fortin’e göre, daha da büyük bir resim var: “Yalnızca ötegezegenleri değil, kendi gezegenimiz de dahil olmak üzere tüm kayalık gezegenleri anlamaya çalışıyoruz.”