На кладбищах экзопланет найдены невиданные ранее камни

Астрономы обнаружили ранее невиданные типы горных пород, состоящие из необычных соотношений минералов, в останках инопланетных миров, разорванных их умирающими звездами-хозяевами.

Исследования показывают, что такие экзопланеты построены из гораздо более широкого набора материалов, чем считалось ранее. В новом исследовании исследователи рассмотрели 23 белых карлика — маленькие плотные останки мертвых звезд малой и средней массы — в пределах 650 световых лет от Солнца.

Когда эти звезды умирали и превращались в белых карликов, они разорвали свои орбитальные экзопланеты. Итак, атмосферы этих белых карликов содержат кишки из уничтоженных ими чужих миров. Исследователи выяснили соотношение различных элементов в атмосфере белых карликов, проанализировав свет, излучаемый звездами; затем они вычислили наиболее вероятный состав минералов, которые могли бы сформировать уничтоженные инопланетные миры.

Исследователи обнаружили, что только один из белых карликов содержал останки экзопланет с геологическим строением, аналогичным Земле. Среди остальных мертвых звезд исследователи обнаружили остатки экзопланет, сделанных из инопланетных камней, которых никогда не видели ни на нашей планете, ни в остальной части Солнечной системы.

Камни настолько отличались от известных науке, что исследователям даже пришлось придумать новые названия для их классификации.

«Хотя некоторые экзопланеты, которые когда-то вращались вокруг белых карликов, кажутся похожими на Землю, большинство из них имеют типы горных пород, экзотических для нашей Солнечной системы», — сказал ведущий автор Сии Сюй, астроном из Национальной исследовательской лаборатории оптико-инфракрасной астрономии (NOIRLab) в Аризоне. в заявлении. «У них нет прямых аналогов в солнечной системе».

Кладбища экзопланет

Белые карлики образуются, когда у звезд главной последовательности, таких как Солнце, заканчивается топливо для сгорания, и они начинают раздуваться до красных гигантов, прежде чем коллапсировать под собственным весом в сверхконденсированные и охлажденные звездные ядра. Во время этого процесса умирающие звезды выпускают облако перегретого газа, которое поглощает планеты, вращающиеся вокруг них.

Некоторые экзопланеты могут выдержать этот космический обстрел, но большинство из них сбиваются с орбиты и впоследствии разрываются сильным гравитационным полем белого карлика.

Это известно как разрушение приливов; и как только планета разрывается на части, белый карлик тянет планетарные остатки внутрь в процессе, известном как аккреция. Обычно атмосфера белого карлика содержит только водород и гелий, потому что любые более тяжелые элементы проникают в сверхплотное ядро ​​звезды.

Итак, когда свет, излучаемый звездами, показывает присутствие других более тяжелых элементов, исследователи предполагают, что они должны исходить от аккреции экзопланет. Ученые подсчитали, что около 25% всех белых карликов содержат остатки мертвых экзопланет или являются так называемыми загрязненными белыми карликами.

Эти кладбища экзопланет стали горячей темой для исследований среди астрономов, потому что ученые могут использовать их, чтобы делать выводы о свойствах тел, которые когда-то их окружали.

Реконструкция типов горных пород

В новом исследовании исследователи сосредоточились на загрязненных белых карликах, у которых уже были точные данные измерений, показывающие их соотношение магния, кальция, кремния и железа в их атмосфере. Астрономы считают, что эти элементы распространены в ядрах и мантии экзопланет, которые составляют большинство планет под внешней корой.

Вычисляя соотношение этих элементов, ученые могут реконструировать минералы, из которых состоят скалистые кишки планет. Для этого исследователи использовали набор расчетов, которые ранее «замечательно работали», когда использовались для «классификации горных пород на Земле» с аналогичными данными, сказал соавтор Кейт Путирка, геолог из Калифорнийского государственного университета. Однако результаты показали, что «удивительное» большинство минералов, из которых состоят эти экзопланеты, сильно отличались от ожидаемых, сказал Путирка.

«На Земле горные породы, которые встречаются в мантии, состоят в основном из трех минералов: оливина, ортопироксена и клинопироксена», — сказал Путирка. Но соотношение элементов в большинстве загрязненных белых карликов показало, что образование некоторых из этих минералов маловероятно, добавил он.

Вместо этого, по словам Путирки, вместо этого образовались бы другие минералы, состоящие из различных составов богатого магнием периклаза и кварца, который является кристаллическим минералом, состоящим из кремнезема.

Это противоречит прежним предположениям о том, что экзопланеты будут больше похожи на те, что мы видим в Солнечной системе. Эти минералы настолько отличаются от известных нам, что исследователям пришлось придумать новые названия для их классификации, включая «кварцевые пироксениты» и «периклазовые дуниты».

Однако неясно, сколько именно новых минералов существует в этих белых карликах. «Необходимы новые эксперименты, чтобы полностью понять минералогию новых составов», — сказал Путирка.

Интерьер против экстерьера

В прошлом исследования атмосфер загрязненных белых карликов были сосредоточены на том, может ли экзопланета иметь континентальную кору, подобную земной. По мнению ученых, континентальная кора жизненно важна для поддержания жизни на планете, потому что она обеспечивает стабильную структуру для эволюции. Вероятность того, что на экзопланетах будут корки, может дать ответ на вопросы о возможности инопланетной жизни или шансах найти экзопланету, похожую на Землю.

В статье, опубликованной в феврале в журнале Nature Astronomy, исследователи утверждали, что нашли доказательства земной континентальной коры в атмосферах загрязненных белых карликов. Как и в последнем исследовании, в этой статье было отмечено, что большая часть экзопланет по составу отличается от Земли.

Но вместо того, чтобы сосредоточиться на различиях между общим составом планет, авторы этого исследования сосредоточились на конкретном наборе элементов в качестве доказательства, позволяющего сделать вывод о наличии континентальной коры. Однако авторов новой статьи это не убедило.

«Мы не согласны с тем, что их идентификация является действительным примером континентальной коры», — сказал Путирка. Он добавил, что их предположения слишком сильно зависят от наличия отдельных элементов, таких как алюминий и литий, и недостаточно от минерала, из которого они произошли.

Исследователи также думают, что, возможно, даже невозможно обнаружить континентальные корки внутри загрязненного белого карлика, потому что они составляют такую ​​небольшую часть массы экзопланеты. «Земная кора составляет менее 0,5% от ее общей массы», — сказал Путирка.

«Если планеты будут массово ассимилироваться в атмосфере белых карликов, будет невозможно увидеть состав земной коры». Но это не значит, что нет надежды на поиск континентальных корок среди экзопланет.

Вместо этого исследователи полагают, что больше информации о минералах в мантии планеты может рассказать им больше о том, насколько вероятно, что эти миры могли поддерживать кору или даже тектонику плит, которые представляют собой перекрывающиеся участки континентальной коры, которые движутся и сталкиваются с ними. друг друга, приводя к землетрясениям и вулканической активности.

«Если у нас есть мантия, которая не содержит оливина, но имеет кварц, или мантия, которая не содержит ортопироксена, но имеет периклаз, термодинамические и физические свойства могут быть совершенно разными и могут повлиять на тип, толщину и протяженность коры», — сказал Путирка. «Необходимы новые эксперименты, чтобы по-настоящему понять возможные виды геологической истории».