Πώς βρίσκετε κρυμμένους ωκεανούς σε μακρινούς κόσμους; Χρησιμοποιήστε χημεία

Οι πλανήτες με διάμετρο μεταξύ 1,7 και 3,5 φορές της Γης ονομάζονται μερικές φορές «υπο-Ποσειδώνας». Δεν υπάρχουν πλανήτες αυτού του μεγέθους στο ηλιακό σύστημα της Γης, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πολλοί από τους υποπλανήτες του Ποσειδώνα έχουν πυκνές ατμόσφαιρες, που πιθανότατα καλύπτουν βραχώδεις επιφάνειες ή υγρούς ωκεανούς. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech

Μια νέα μελέτη δείχνει πώς οι χημικές ουσίες στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη μπορούν, σε ορισμένες περιπτώσεις, να αποκαλύψουν εάν η θερμοκρασία στην επιφάνειά του είναι πολύ ζεστή για υγρό νερό.


Στο ηλιακό μας σύστημα, οι πλανήτες είναι είτε μικροί και βραχώδεις (όπως η Γη) είτε μεγάλοι και αέριοι (όπως ο Ποσειδώνας). Αλλά γύρω από άλλα αστέρια, οι αστρονόμοι βρήκαν πλανήτες που βρίσκονται ανάμεσα – κόσμους ελαφρώς μεγαλύτερους από τη Γη αλλά μικρότερους από τον Ποσειδώνα. Αυτοί οι πλανήτες μπορεί να έχουν βραχώδεις επιφάνειες ή υγρούς υδάτινους ωκεανούς, αλλά είναι πιθανό να έχουν ατμόσφαιρες πολλές φορές παχύτερες από τη Γη και αδιαφανείς.

Στη νέα μελέτη, που έγινε αποδεκτή στο Επιστολές Αστροφυσικού ΠεριοδικούΣε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές δείχνουν πώς η χημεία αυτών των ατμοσφαιρών μπορεί να αποκαλύψει ενδείξεις για το τι βρίσκεται κάτω από αυτές – συγκεκριμένα, ποιοι πλανήτες είναι πολύ θερμοί για να υποστηρίξουν τους ωκεανούς σε υγρό νερό. Δεδομένου ότι το υγρό νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να περιορίσουν την αναζήτησή τους για δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες ή πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος. Περισσότεροι από 4.500 εξωπλανήτες έχουν επιβεβαιωθεί στον γαλαξία μας, με περισσότερους από 7.700 υποψήφιους ακόμη να επιβεβαιωθούν, αλλά οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχουν εκατοντάδες δισεκατομμύρια εξωπλανήτες στον γαλαξία μας.

Ορισμένα διαστημικά τηλεσκόπια της NASA εξοπλισμένα με φασματόμετρα μπορούν να αποκαλύψουν τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας ενός εξωπλανήτη. Το χημικό προφίλ της Γης δεν θα είναι σε θέση να ανιχνεύσει εικόνες, ας πούμε, αγελάδων ή ανθρώπων στην επιφάνεια του πλανήτη, αλλά θα δείχνει διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο από τα θηλαστικά και οξυγόνο που παράγεται από τα δέντρα. Καμία από αυτές τις χημικές ουσίες από μόνη της δεν θα ήταν σημάδι ζωής, αλλά συλλογικά δείχνουν την πιθανότητα ότι ο πλανήτης μας κατοικείται.

Για να βοηθήσουν στην κατανόηση της εκπληκτικής ποικιλομορφίας των εξωπλανητών που βρίσκονται στον γαλαξία μας, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μερικές φορές όρους όπως “καυτός Δίας” και “υπο-Ποσειδώνας” για να αναφερθούν στις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ εξωπλανητών (πλανήτες εκτός ηλιακού μας συστήματος) και πλανητών εντός του ηλιακού μας συστήματος. Σύστημα. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech

Το νέο έγγραφο δείχνει χημικές ουσίες που μπορεί να υποδεικνύουν κρυμμένους ωκεανούς σε εξωπλανήτες μεταξύ 1,7 και 3,5 φορές τη διάμετρο της Γης. Δεδομένου ότι η διάμετρος του Ποσειδώνα είναι περίπου τέσσερις φορές η διάμετρος της Γης, αυτοί οι πλανήτες ονομάζονται μερικές φορές «υπο-Ποσειδώνας».

Η παχύτερη ατμόσφαιρα σε έναν υποπλανήτη του Ποσειδώνα θα παγίδευε θερμότητα στην επιφάνεια και θα ανέβαζε τη θερμοκρασία. Εάν η ατμόσφαιρα φτάσει σε ένα ορισμένο κατώφλι – συνήθως γύρω στους 1.430 βαθμούς Φαρενάιτ (770 βαθμοί Κελσίου) – θα υποβληθεί σε μια διαδικασία που ονομάζεται θερμοχημική ισορροπία που αλλάζει τη χημική της εμφάνιση. Αφού επέλθει θερμοχημική ισορροπία – και υποθέτοντας ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, το οποίο είναι χαρακτηριστικό για το αέριο εξωτερικοί πλανήτεςΟ άνθρακας και το άζωτο θα έχουν τη μορφή μεθανίου και αμμωνίας.

Αυτές οι χημικές ουσίες μπορεί να λείπουν σε μεγάλο βαθμό σε μια πιο δροσερή και πιο αραιή ατμόσφαιρα όπου δεν έχει υπάρξει θερμοχημική ισορροπία. Σε αυτή την περίπτωση, οι κυρίαρχες μορφές άνθρακα και αζώτου θα ήταν το διοξείδιο του άνθρακα και δύο μόρια ατόμων αζώτου.

Σύμφωνα με τη μελέτη, ένας ωκεανός υγρού νερού κάτω από την ατμόσφαιρα θα άφηνε πρόσθετα σημάδια, συμπεριλαμβανομένης της απουσίας σχεδόν όλης της αδέσποτης αμμωνίας, η οποία θα διαλυόταν στον ωκεανό. Η αέρια αμμωνία είναι εξαιρετικά διαλυτή στο νερό, ανάλογα με το pH του ωκεανού (επίπεδο pH). Σε ένα ευρύ φάσμα λογικών επιπέδων pH των ωκεανών, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η ατμόσφαιρα πρέπει να είναι απαλλαγμένη από αμμωνία όταν υπάρχει ένας τεράστιος ωκεανός από κάτω.

Επιπλέον, θα υπάρχει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από το μονοξείδιο του άνθρακα Ατμόσφαιρα; Αντίθετα, μετά τη θερμοχημική ισορροπία, πρέπει να υπάρχει περισσότερο μονοξείδιο του άνθρακα από διοξείδιο του άνθρακα εάν υπάρχουν ανιχνεύσιμες ποσότητες από τα δύο.

«Αν δούμε θερμοχημικές ισορροπίες, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο πλανήτης είναι πολύ ζεστός για να ζήσουμε», δήλωσε ο Renew Ho, ερευνητής στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Και αντίστροφα, αν δεν βλέπαμε την υπογραφή της θερμοχημικής ισορροπίας και βλέπαμε επίσης σήματα διαλυμένου αερίου σε έναν ωκεανό υγρού νερού, θα το θεωρούσαμε ισχυρό δείκτη κατοικησιμότητας».

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA έχει προγραμματιστεί να εκτοξευτεί στις 18 Δεκεμβρίου και θα φέρει το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb φασματόμετρο Ικανός να μελετά τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών. Επιστήμονες όπως ο Hu εργάζονται για να προβλέψουν ποια είδη χημικών χαρακτηριστικών θα δει ο Webb σε αυτή την ατμόσφαιρα και τι μπορεί να αποκαλύψει για αυτούς τους μακρινούς κόσμους. ο αστεροσκοπείο Έχει την ικανότητα να αναγνωρίζει σημάδια θερμοχημικής ισορροπίας στην ατμόσφαιρα του υπο-Ποσειδώνα – με άλλα λόγια, σημάδια ενός κρυμμένου ωκεανού – όπως προσδιορίζονται στο έγγραφο.

Όταν ο Webb ανακαλύπτει νέους πλανήτες ή διεξάγει πιο εμπεριστατωμένες μελέτες γνωστών πλανητών, αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να προσδιορίσουν ποιοι αξίζουν πρόσθετες παρατηρήσεις, ειδικά εάν οι επιστήμονες θέλουν να στοχεύσουν πλανήτες που μπορεί να φιλοξενούν ζωή.

«Δεν έχουμε άμεσες παρατηρητικές αποδείξεις που να μας λένε τις κοινές φυσικές ιδιότητες των υπο-Ποσειδώνων», είπε ο Χου. «Πολλοί από αυτούς μπορεί να έχουν τεράστιες ατμόσφαιρες υδρογόνου, αλλά μερικοί θα μπορούσαν να είναι «πλανήτες των ωκεανών». Ελπίζω ότι αυτό το έγγραφο θα διεγείρει περισσότερες παρατηρήσεις στο εγγύς μέλλον για να το ανακαλύψουμε».


Οι επιστήμονες μετρούν την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη 340 έτη φωτός μακριά


περισσότερες πληροφορίες:
Αποκαλύπτοντας έναν ωκεανό καλυμμένο με σύννεφα στον σχεδόν εύκρατο Ποσειδώνα μέσω διέλευσης δακτυλικών αποτυπωμάτων ισορροπίας τήγματος έναντι θερμοχημείας αερίων, arXiv: 2108.04745 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2108.04745

Εισαγωγή του
Εργαστήριο Jet Propulsion

το απόσπασμα: Πώς βρίσκεις κρυμμένους ωκεανούς σε μακρινούς κόσμους; Use Chemistry (2021, Oct 27), Ανακτήθηκε στις 27 Οκτωβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-10-hidden-oceans-distant-worlds-chemistry.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Το SpaceX ξεκινά τέσσερις αστροναύτες σε ένα ταξίδι στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό αυτήν την εβδομάδα

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *