Bilim adamları dış gezegen suyunu değerlendirmek için kütüphane derlediler

Cornell bilim insanları, Dünya’nın sıcak mantosunda gözlemlenen kimyasal süreçleri inceleyerek, yalnızca güneş sistemimiz dışındaki gezegenlerin kompozisyonunu ortaya çıkarmaya yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda bu dış gezegenlerde su olduğuna dair kanıtları da gösterebilecek bazalt bazlı spektral imzalardan oluşan bir kütüphane geliştirmeye başladılar.

Mühendislik profesörü Esteban Gazel, “Dünya’nın mantosu eridiğinde bazalt oluşur” dedi. Güneş sistemi boyunca bulunan gri-siyah volkanik bir kaya olan bazaltın, jeolojik tarihin önemli bir kaydedicisi olduğunu söyledi.

“Mars’ın mantosu eridiğinde bazaltlar da oluştu. Ay çoğunlukla bazalttır” dedi. “James Webb Uzay Teleskobu verileri aracılığıyla dış gezegenlerin bileşimini sonunda aydınlatmak için burada, Dünya’da bazaltik malzemeleri test ediyoruz.”

Eski bir Cornell doktora sonrası araştırmacısı ve şu anda Minnesota’daki Macalester College’da yardımcı doçent olan Gazel ve Emily First, 14 Kasım’da yayınlanan “Kayalık dış gezegenlerin orta kızılötesi spektrumlarından jeolojik çeşitliliği gözlemleme potansiyeli” kitabının yazarlarıdır. Doğa Astronomi.

Gazel, minerallerin bu kayaları oluşturan süreçleri nasıl kaydettiğini ve spektroskopik imzalarını anlamanın, kütüphanelerini geliştirmenin ilk adımı olduğunu söyledi.

“Ev sahibi yıldız metalikliğinin manto mineralleri (demir-magnezyum silikatlar) ile sonuçlanacağı göz önüne alındığında, ötegezegenlerin çoğunluğunun bazalt üreteceğini biliyoruz, böylece eridiklerinde faz dengesi (maddenin iki durumu arasındaki denge), ortaya çıkan lavların ortaya çıkacağını öngörüyor. bazaltik olacak” dedi Gazel. “Sadece güneş sistemimizde değil, galaksinin her yerinde de yaygın olacak.”

İlk olarak, uzay teleskobunun orta-kızılötesi spektrometresinin tespit edebileceği spektral imzalar için 15 bazaltik numunenin emisyonu (bir yüzeyin karşılaştığı enerjiyi ne ölçüde yaydığı) ölçüldü.

Bazaltik erimeler bir dış gezegende patlayıp soğuduktan sonra, bazaltlar sertleşerek Dünya’da lav olarak bilinen katı kayaya dönüşür. Bu kaya, eğer mevcutsa, su ile etkileşime girebilir ve bu da kızılötesi spektrumda kolayca tespit edilebilen yeni hidratlı mineraller oluşturur. Bu değiştirilmiş mineraller amfibol (sulu silikat) veya serpantin (yılan derisine benzeyen başka bir sulu silikat) haline gelebilir.

Gazel, bazalt örnekleri arasındaki küçük spektral farklılıkları inceleyerek bilim adamlarının teoride bir ötegezegenin bir zamanlar yüzey suyu mu yoksa iç kısmında su mu aktığını belirleyebileceğini söyledi.

Su kanıtı anında ortaya çıkmaz ve bu tür bir tespitin kullanılabilmesi için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Dünya’dan yaklaşık 1 milyon mil uzaklıktaki James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) ışık yılı uzaklıktaki bir sisteme odaklanması onlarca ila yüzlerce saat sürecek, ardından verileri analiz etmek için daha fazla zaman alacaktır.

Araştırma grubu, hipotezlerini simüle etmek ve 15 farklı imzayı dikkate almak için kayalık bir ötegezegen ararken, 48 ışık yılından biraz daha uzak bir kırmızı cücenin yörüngesinde dönen süper Dünya ötegezegeni LHS 3844b’den alınan verileri kullandı.

Astronomi doçenti Nikole Lewis’in laboratuvarında çalışan Ishan Mishra, JWST’ye farklı dış gezegen yüzeylerinin nasıl görünebileceğini simüle etmek için First’ün spektral verilerini bilgisayar kod modellemesi yazdı.

Lewis, modelleme araçlarının ilk olarak diğer uygulamalar için kullanıldığını söyledi. “Ishan’ın kodlama araçları başlangıçta güneş sistemindeki buzlu ayları incelemek için kullanıldı” dedi. “Şimdi nihayet güneş sistemi hakkında öğrendiklerimizi dış gezegenlere aktarmaya çalışıyoruz.”

First, “Amaç, LHS 3844b gezegenini özel olarak değerlendirmek değil, daha ziyade önümüzdeki yıllarda JWST ve diğer gözlemevleri tarafından gözlemlenebilecek makul bazaltik kayalık ötegezegen aralığını değerlendirmekti” dedi.

Araştırmacılar, ötegezegenler açısından, bilimsel literatürde kayalık yüzeylerin keşfinin çoğunlukla tek veri noktalarıyla (yalnızca tek bir kimyasal türüne dair kanıt bulmak) sınırlı olduğunu, ancak gözlemciler JWST’yi kullandıkça bunun birden fazla bileşene dönüştüğünü söyledi.

Jeologlar, mineraloji ve toplu kimyasal bileşimle (örneğin, bir kayada ne kadar silikon, alüminyum ve magnezyum bulunduğu) ilgili işaretleri ortaya çıkarmaya çalışarak, kayanın oluştuğu koşullar hakkında biraz daha fazla bilgi edinebileceklerini söyledi.

First, “Dünyada, okyanus tabanının derinliklerindeki okyanus ortası sırtlarından fışkıran bazaltik kayalar ile Hawaii gibi okyanus adalarında fışkıran bazaltik kayalar varsa,” dedi First, “kütle kimyasında bazı farklılıklar fark edeceksiniz. Ancak benzer kayalar bile Toplu kimya farklı mineraller içerebilir, dolayısıyla bunların her ikisi de incelenmesi gereken önemli özelliklerdir.”