Kosmos  / News

Wytworzyli w piecu lawę, żeby sprawdzić, dlaczego odległe superziemie są jaśniejsze niż powinny

141 interakcji
dołącz do dyskusji

Jednymi z najciekawszych i najbardziej osobliwych spośród ponad 4000 znanych egzoplanet są tak zwane gorące superziemie – skaliste, niesamowicie gorące planety krążące tak blisko swoich gwiazd macierzystych, że część ich powierzchni najprawdopodobniej uległa stopieniu i pokryta jest morzem gorącej lawy.

Te ogniste światy o rozmiarach Ziemi to najprawdopodobniej planety pokryte oceanami lawy. Naukowcy zaobserwowali jednak, że część z tych gorących superziem jest niezwykle jasna, dużo jaśniejsza od Ziemi.

Jak na razie nie wiadomo dlaczego są one tak jasne, ale najnowsze eksperymenty przeprowadzone przez naukowców z MIT wskazują, że takiej jasności nie da się wyjaśnić oceanem lawy czy też szkliwem wulkanicznym na powierzchni.

Badacze doszli do powyższych wniosków po przeprowadzeniu dość bezpośredniego eksperymentu, tzn. po stopieniu skał w piecu i zmierzeniu jasności powstałej w ten sposób lawy i szkliwa, którą następnie wykorzystali do obliczenia jasności regionów planety pokrytych stopioną lub zestaloną lawą. Wyniki obliczeń wskazują, że lawa ani szkliwo, przynajmniej powstałe z materiałów stopionych w laboratorium, nie odbijają wystarczająco dużo światła, aby wyjaśnić obserwowaną jasność części planet pokrytych oceanami lawy.

Wyniki eksperymentu wskazują na to, że gorące superziemie mogą charakteryzować się jakimiś innymi cechami, które odpowiadają za ich jasność, np. atmosferami bogatymi w metale czy też chmurami odbijającymi ogromne ilości światła.

Musimy jeszcze bardzo dużo dowiedzieć się o tych planetach. Myśleliśmy o nich dotychczas jak o żarzących się skałach, ale w rzeczywistości mogą one charakteryzować się złożonymi procesami powierzchniowymi i atmosferycznymi, których jak dotąd nigdzie nie obserwowaliśmy mówi Zahra Essack, doktorantka w MIT oraz autorka opracowania opublikowanego dzisiaj w periodyku The Astrophysical Journal.

Gorące superziemie mają masę od 1 do 10 mas Ziemi i niezwykle krótki okres orbitalny.

Okrążają swoją gwiazdę macierzystą w ciągu zaledwie 10 dni lub szybciej. Naukowcy przypuszczają, że owe planety znajdują się tak blisko swoich gwiazd, że nie będą posiadały żadnej atmosfery czy chmur. W związku z tym temperatura na ich powierzchniach może przekraczać 800 stopni Celsjusza – co wystarczałoby do tego, aby powierzchnia pokryła się oceanami stopionych skał.

Astronomowie już wcześniej odkryli kilkanaście superziem o bardzo dużej jasności i wysokim albedo, odbijających między 40 a 50 procentami padającego na nie światła. Dla porównania, powierzchnia Ziemi odbija zaledwie ok. 30 procent padającego na nią światła.

Spodziewaliśmy się raczej, że te planety będą swego rodzaju bardzo ciemnymi bryłami węgla unoszącymi się w przestrzeni. Co zatem sprawia, że są one tak jasne – zastanawia się Essack.

Jeden z pomysłów mówił, że to właśnie lawa może odpowiadać za jasność planety.

Jako typowi naukowcy z MIT postanowiliśmy samemu stworzyć lawę i sprawdzić jej jasność dodaje Essack.

Do stworzenia lawy naukowcy potrzebowali pieca, który byłby w stanie osiągnąć temperatury wystarczająco wysokie, aby stopić bazalt i skaleń, dwa rodzaje skał wybrane do eksperymentu, jako że są one dobrze poznane i powszechnie występują na Ziemi.

Jak się okazało, wystarczała odlewnia na MIT, gdzie metelurdzy pomagali studentom i badaczom topić przeróżne materiały w piecu odlewni w celach badawczych i edukacyjnych.

Stopiona lawa przed spektrometrem do mierzenia ilości światła emitowanego na poszczególnych długościach fali

Gdy Essack dostarczyła próbki skalenia, metelarudzy wrzucili je do pieca, pozwolili im się stopić, a następnie wyciągnęli je na zewnątrz. Tu pojawiła się pierwsza przeszkoda: zaraz po wyciągnięciu z pieca, lawa niemal natychmiast ochładzała się i zamieniała w gładkie szkliwo. Proces ten zachodził tak szybko, że Essack nie była w stanie wystarczająco szybko zmierzyć albedo lawy.

Ochłodzone szkliwo Essack zabrała do laboratorium spektroskopii na kampusie, gdzie zmierzyła jego zdolność odbijania światła. Po przeprowadzeniu dokładnie tych samych eksperymentów ze szkliwem bazaltowym, Essack przeanalizowała dostępną literaturę z pomiarami albedo stopionych krzemianów, które stanowią główny składnik lawy na Ziemi. Wykorzystując te pomiary jako punkt odniesienia, badaczka obliczyła wstępną jasność lawy powstałej z bazaltu i skalenia. Ostatnim etapem było obliczenie jasności gorącej superziemi pokrytej w całości lawą, szkliwem lub połączeniem obu.

Wyniki były zaskakujące

Niezależnie od kombinacji tych dwóch materiałów, albedo planety pokrytej oceanach nie wynosiło więcej niż 10 proc. - planeta odbijała naprawdę mało światła, szczególnie w porównaniu z 40-50 procentami, które zaobserwowano w przypadku kilkunastu planet. Wnioski te jednoznacznie wskazują, że wytłumaczenia ponadprzeciętnej jasności planet należy szukać zupełnie gdzie indziej. Naukowcy zamierzają się skupić na analizie hipotez mówiących o atmosferach bogatych w metale dobrze odbijające światło lub o pokrywach chmur o bardzo wysokim albedo. Tak czy inaczej planety te przynajmniej na razie pozostaną dla nauki ogromną zagadką.

Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst