A­s­t­r­o­f­i­z­i­k­ç­i­l­e­r­ ­G­a­r­i­p­ ­L­a­v­ ­D­ü­n­y­a­l­a­r­ı­n­ı­n­ ­G­i­z­e­m­l­i­ ­S­ı­r­l­a­r­ı­n­ı­ ­Ç­ö­z­ü­y­o­r­

Lav dünyaları ve magma okyanuslarına sahip dış gezegenler üzerine yapılan son araştırmalar, bunların benzersiz yapılarını ve hayati unsurları koruma potansiyelini ortaya koyuyor. Gelecekteki çalışmalar, bu gizemli gezegenlerin daha iyi anlaşılması için yüzey yerçekimi gibi karasal parametreleri vurgulamalıdır.

Çalışma, magma okyanuslarının sıcak ötegezegenlerin evrimini nasıl etkileyebileceğini ortaya koyuyor.

Parıldayan gökyüzüne ve magma okyanusları adı verilen çalkantılı volkanik denizlere ev sahipliği yapan devasa ötegezegenler olan lav dünyaları, güneş sistemimizdeki gezegenlerden açıkça farklıdır.

Bugüne kadar keşfedilen tüm kayalık ötegezegenlerin yaklaşık %50’sinin yüzeylerinde magmayı tutabildiği bulunmuştur; bunun nedeni muhtemelen bu gezegenlerin ev sahibi yıldızlarına çok yakın olmaları ve 10 günden daha kısa bir sürede yörüngeye girmeleridir. Bu kadar yakın olmak, gezegenin sert hava koşulları tarafından bombardımanına uğramasına neden oluyor ve yüzey sıcaklıklarını aşırı uçlara zorluyor, bu da onu bugün bildiğimiz yaşam için neredeyse tamamen yaşanmaz hale getiriyor.

Erimiş Okyanusların Etkisi

Şimdi, yeni bir çalışmada bilim adamları, bu geniş erimiş okyanusların, sıcak kayalık Süper Dünyaların boyutları ve evrimsel yolları gibi gözlemlenen özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu gösterdi.

Yakın zamanda yayınlanan araştırmaları Astrofizik DergisiLavların son derece sıkıştırılabilir doğası nedeniyle, magma okyanuslarının, atmosferi olmayan lav bakımından zengin gezegenlerin, benzer büyüklükteki katı gezegenlerden biraz daha yoğun olmasına neden olabileceğini ve aynı zamanda bir gezegenin çekirdeğini çevreleyen kalın iç katman olan mantolarının yapısını etkileyebileceğini buldu.

Kiersten Boley, yine de bu nesnelerin yeterince incelenmediği için lav gezegenlerinin temel işleyişini karakterize etmenin zor bir iş olabileceğini söyledi. Araştırmanın baş yazarı ve Ohio State Üniversitesi’nde astronomi alanında yüksek lisans öğrencisidir.

Tespit ve Anlama

Araştırması, hangi temel bileşenlerin dış gezegenleri benzersiz kıldığını ve bu unsurların nasıl değiştirildiğini anlamak etrafında dönen Boley, “Lav dünyaları çok tuhaf, çok ilginç şeyler ve ötegezegenleri tespit etme şeklimiz nedeniyle onları bulma konusunda daha önyargılıyız” dedi. Lav dünyaları söz konusu olduğunda sıcaklıkları onları tamamen değiştirebilir.

Bu gizemli yanan dünyaların en bilinenlerinden biri 55 Cancri e’dir. dış gezegen bilim adamlarının hem ışıltılı gökyüzüne hem de çalkantılı lav denizlerine ev sahipliği yaptığını tanımladığı yaklaşık 41 ışıkyılı uzaklıkta.

Güneş sistemimizde nesneler varken, JüpiterVolkanik açıdan son derece aktif olan uydusu Io’ya rağmen, evrenimizin sınırları içinde bilim adamlarının yakından inceleyip kişisel olarak inceleyebilecekleri gerçek lav gezegenleri yok. Bununla birlikte, Boley, magma okyanuslarının bileşiminin diğer gezegenlerin evrimine nasıl katkıda bulunduğunu (ne kadar süre erimiş halde kaldıkları ve sonunda hangi nedenlerle soğudukları gibi) araştırmak, Dünya’nın kendi ateşli tarihine dair ipuçları sunabileceğini söyledi.

Boley, “Gezegenler ilk oluştuğunda, özellikle kayalık karasal gezegenler soğudukça magma okyanusu aşamasından geçiyorlar” dedi. “Yani lav dünyaları bize neredeyse tüm karasal gezegenlerin evriminde neler olabileceğine dair bir fikir verebilir.”

Çalışma Teknikleri ve Bulgular

Ötegezegen iç modelleme yazılımını kullanma Eksoplex Araştırmacılar, çeşitli magma bileşimleri türleri hakkında bilgi içeren bir modül oluşturmak için önceki çalışmalardan toplanan verileri ve 2600 ila 3860 derece arasında yüzey sıcaklıklarına sahip Dünya benzeri bir gezegenin çeşitli evrim senaryolarını simüle etti. Fahrenhayt – gezegenin katı mantosunun sıvıya dönüşeceği erime noktası.

Ekip, oluşturdukları modellerden, magma okyanusu gezegenlerinin mantolarının üç biçimden birini alabileceğini ayırt edebildi: birincisi mantonun tamamının tamamen erimiş olduğu, ikincisi magma okyanusunun yüzeyde yer aldığı ve Yüzeyde bir magma okyanusu, ortada katı bir kaya tabakası ve gezegenin çekirdeğine en yakın yerde bulunan başka bir erimiş magma tabakasından oluşan üçüncü sandviç benzeri model.

Sonuçlar, ikinci ve üçüncü formların tamamen erimiş gezegenlere göre biraz daha yaygın olduğunu gösteriyor. Magma okyanuslarının bileşimine bağlı olarak, bazı atmosfersiz dış gezegenler, uçucu elementleri (ilk atmosferlerin oluşumu için gerekli olan oksijen ve karbon gibi bileşikler) milyarlarca yıl boyunca hapsetme konusunda diğerlerinden daha iyidir.

Örneğin, çalışma, Dünya’dan 4 kat daha büyük olan bazal magma sınıfı bir gezegenin, bugün Dünya’nın okyanuslarında bulunandan 130 kat daha fazla su kütlesini ve gezegenin yüzeyinde şu anda mevcut olan karbon miktarının yaklaşık 1000 katı kadar su tutabildiğini belirtiyor. ve kabuk.

Boley, “Bir gezegenin evriminden ve yaşamı desteklemek için ihtiyaç duyacağınız farklı elementlere sahip olma potansiyelinden bahsederken, birçok uçucu elementi mantoları içinde hapsedebilmek, yaşanabilirlik açısından daha büyük etkilere sahip olabilir” dedi.

Yaşanabilirlik ve Gelecekteki Araştırmalar İçin Çıkarımlar

Lav gezegenleri, yaşamı destekleyecek kadar yaşanabilir hale gelmekten çok uzakta, ancak bu dünyaların bu noktaya gelmesine yardımcı olan süreçleri anlamak önemlidir. Bununla birlikte, Boley, bu çalışmanın, magma okyanusunun gezegenin yoğunluğunu önemli ölçüde artırmaması veya azaltmaması nedeniyle, bu dünyaları katı dış gezegenlerle karşılaştırırken yoğunluklarını ölçmenin bu dünyaları karakterize etmenin tam olarak en iyi yolu olmadığını açıkça ortaya koyduğunu söyledi.

Bunun yerine araştırmaları, bilim adamlarının sıcak lav dünyalarının nasıl işlediğine ilişkin teorilerini test etmek için bir gezegenin yüzey yerçekimindeki dalgalanmalar gibi diğer karasal parametrelere odaklanması gerektiğini ortaya koyuyor; özellikle de gelecekteki araştırmacılar verilerini daha büyük gezegen çalışmalarına yardımcı olmak için kullanmayı planlıyorsa.

Boley, “Yer bilimleri ile astronominin birleşiminden oluşan bu çalışma, temelde lav dünyaları hakkında heyecan verici yeni soruların önünü açıyor” dedi.

Referans: Kiersten M. Boley, Wendy R. Panero, Cayman T. Unterborn, Joseph G. Schulze, Romy Rodríguez Martínez ve Ji Wang, “Fizzy Süper Dünyalar: Magma Bileşiminin Lav Dünyalarının Toplu Yoğunluğu ve Yapısı Üzerindeki Etkileri”, 7 Eylül 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acea85

Çalışma Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi. Diğer ortak yazarlar, tamamı Ohio Eyaletinden Wendy Panero, Joseph Schulze, Romy Martinez ve Ji Wang’ın yanı sıra Güneybatı Araştırma Enstitüsü’nden Cayman Unterborn’dur.