Nova tehnika otkriva vodu na egzoplanetama: Naučnici koriste spektre bazalta za proučavanje udaljenih svetova

Naučnici sa Univerziteta Kornel razvili su inovativnu tehniku koja bi mogla omogućiti detekciju vode na egzoplanetama. Korišćenjem spektralne analize bazaltnih stena, istraživači proučavaju hemijske procese u unutrašnjosti planeta i pokušavaju da prepoznaju potencijalne znake vode putem svemirskog teleskopa Džejms Veb (JWST). Ova metoda ne samo da otkriva geološki sastav udaljenih svetova već može i ukazati na to da li su u prošlosti imali tekuću vodu na površini ili u unutrašnjosti, piše SciTech Daily.

Bazalt je jedna od najčešćih vulkanskih stena u Sunčevom sistemu i ključni je svedok geoloških procesa koji oblikuju planete. Na Zemlji nastaje topljenjem omotača, a isti procesi odvijali su se i na drugim planetima, uključujući Mars i Mesec, gde je bazalt takođe prisutan u velikim količinama. Interesantno je da je Mesec gotovo u potpunosti prekriven bazaltnim stenama, što pokazuje koliko je ova vrsta stene uobičajena u svemiru.

Preporučujemo

S obzirom na to da se većina egzoplaneta formira pod sličnim uslovima, naučnici pretpostavljaju da će mnoge od njih imati bazaltnu površinu. Njihova metalnost – odnos različitih hemijskih elemenata u zvezdi domaćinu – utiče na sastav omotača, a kada se on topi, formira bazaltne lave. Zato se očekuje da će bazalt biti dominantan ne samo u našem sistemu već i širom galaksije.

Naučnici su razvili biblioteku spektralnih potpisa bazalta kako bi bolje razumeli kako se različiti minerali menjaju u zavisnosti od geoloških procesa. Kada se bazaltna lava ohladi i očvrsne na površini egzoplanete, može doći u kontakt s vodom, što dovodi do formiranja novih minerala koji sadrže vodu, poput amfibola i serpentina. Zanimljivo je da je serpentin, mineral koji ukazuje na prisustvo vode, dobio ime zbog svog izgleda koji podseća na zmijsku kožu. Ovi minerali imaju karakteristične spektralne potpise u infracrvenom spektru, što znači da ih JWST može detektovati.

Prvi korak u ovom istraživanju bio je merenje emisivnosti – sposobnosti površine da zrači primljenu energiju – kod različitih uzoraka bazalta. Istraživači su analizirali 15 različitih uzoraka i utvrdili kako bi njihovi spektri mogli izgledati kada bi ih teleskop posmatrao s udaljenosti od nekoliko desetina svetlosnih godina.

Kako bi testirali ovu tehniku, istraživači su koristili podatke o egzoplaneti LHS 3844b, super-Zemlji udaljenoj 48 svetlosnih godina. Ova planeta nema atmosferu i verovatno ima bazaltnu površinu, što je čini idealnim kandidatom za primenu novih metoda detekcije. Interesantno je da se LHS 3844b nalazi u orbiti oko crvenog patuljka, što znači da prima znatno manje svetlosti od svoje zvezde nego što Zemlja prima od Sunca.

Korišćenjem kompjuterskih modela, naučnici su simulirali kako bi različite površine egzoplaneta izgledale u podacima teleskopa Džejms Veb. Ove simulacije pomogle su u razumevanju kako se bazaltne površine menjaju u zavisnosti od toga da li su nekada bile izložene vodi.

Cilj ovog istraživanja nije bio samo da se proučava LHS 3844b, već da se ispita kako se tehnika može primeniti na bilo koju bazaltnu egzoplanetu koju će JWST posmatrati u budućnosti. Rezultate svog dosadašnjeg istarživanja objavili su u časopisu Nature Astronomy.

Iako je nova metoda obećavajuća, detekcija vode na egzoplanetama i dalje predstavlja veliki izazov. JWST, koji je udaljen 1,6 miliona kilometara od Zemlje, mora provesti desetine do stotine sati posmatrajući određeni sistem pre nego što naučnici mogu analizirati prikupljene podatke.

Dosadašnja istraživanja kamenitih egzoplaneta bila su ograničena na pojedinačne hemijske elemente, ali nova tehnologija omogućava detaljniju analizu različitih minerala i njihovih spektralnih potpisa. To znači da će astronomi moći da rekonstruišu geološku istoriju egzoplaneta i utvrde da li su uslovi na njima nekada bili pogodni za prisustvo vode.

Jedan od ključnih ciljeva istraživača je da prepoznaju razlike u hemijskom sastavu bazalta koje bi mogle ukazati na specifične geološke procese. Na primer, na Zemlji se bazalt koji nastaje na dnu okeana razlikuje od onog koji izbijaju vulkani na ostrvima poput Havaja. Iako oba tipa imaju sličan sastav, razlike u mineralima mogu dati važne informacije o uslovima u kojima su se formirali.

Nova metoda analize bazalta pomoću spektralnih potpisa mogla bi značajno unaprediti istraživanje egzoplaneta. Korišćenjem podataka teleskopa Džejms Veb, naučnici sada mogu bolje razumeti ne samo sastav ovih udaljenih svetova već i potencijalne dokaze o prisustvu vode. Iako je potrebno još istraživanja, ova tehnika otvara vrata za buduće misije koje bi mogle otkriti da li su neki od ovih svetova nekada imali uslove za život.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)