الكواكب الصخرية الخارجية أكثر غرابة مما كنا نظن

تشير دراسة فلكية جديدة إلى أن معظم الكواكب الصخرية القريبة خارج المجموعة الشمسية لا تشبه أي شيء في نظامنا الشمسي.

قام عالم فلك من NOIRLab التابع لمؤسسة NSF ، بالتعاون مع عالم جيولوجي من فريسنو ، جامعة ولاية كاليفورنيا ، بعمل التقديرات الأولى لأنواع الصخور على الكواكب التي تدور حول النجوم القريبة. بعد دراسة التركيب الكيميائي للأقزام البيضاء “الملوثة” ، استنتجوا أن معظم الكواكب الصخرية التي تدور حول النجوم القريبة مختلفة كثيرًا وأكثر جاذبية مما كان يعتقد سابقًا ، وأن الصخور لا توجد في أي مكان في نظامنا الشمسي.

اكتشف علماء الفلك آلاف الكواكب التي تدور حول نجوم في مجرتنا – تسمى الكواكب الخارجية. ومع ذلك ، من الصعب معرفة سبب تشكل هذه الكواكب أو تشابهها مع الأرض. لمحاولة اكتشاف ذلك ، تعاون عالم الفلك Siyi Xu في NSI NOIRLab وكيث بوديركا ، الجيولوجي بجامعة ولاية كاليفورنيا ، مع شركة Fresno لدراسة الغلاف الجوي المعروف باسم الأقزام البيضاء الملوثة. هذه هي المراكز الكثيفة والمنهارة للنجوم العادية ، مثل الشمس ، والتي تحتوي على أجسام غريبة من الكواكب أو الكويكبات أو الأجسام الصخرية الأخرى التي كانت تدور حول النجم ، لكنها سقطت في النهاية. قزم ابيض و “تلوث” جوها. من خلال البحث عن العناصر غير الموجودة بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للقزم الأبيض (أي شيء آخر غير الهيدروجين والهيليوم) ، يمكن للعلماء معرفة سبب سقوط الكواكب الصخرية على النجم.

https://www.youtube.com/watch؟v=i4GO9xizLDg
وفقًا لبحث جديد أجراه عالم فلك NOIRLab وعالم جيولوجي ، فإن الكواكب الصخرية الخارجية أغرب مما كان يُعتقد سابقًا. من خلال دراسة الغلاف الجوي لبقايا النجوم المعروفة باسم الأقزام البيضاء ، اكتشف الزوجان أنواعًا من الصخور غير الموجودة في نظامنا الشمسي. كل قزم أبيض “ملوث” بالمواد الصخرية ، التي جاءت حوله أولاً ، لكنها سقطت بعد ذلك في القزم الأبيض ونشرت مكوناته في غلافه الجوي. بعض التكوينات الصخرية نادرة جدًا لدرجة أن العلماء اضطروا ذات مرة إلى ابتكار أسماء جديدة لتصنيف أنواع الصخور التي شكلت هذه الكواكب القديمة.

رأى Pudirka و Zhu 23 من الأقزام البيضاء الملوثة ، كل ذلك في غضون 650 سنة ضوئية من الشمس ، حيث تم قياس الكالسيوم والسيليكون والمغنيسيوم والحديد بدقة باستخدام مختبر WM Keck في هاواي ، وتلسكوب هابل الفضائي ، والمراصد الأخرى. ثم استخدم العلماء الفائض المقاس من تلك العناصر لإعادة بناء المعادن والصخور التي تكونت منها. وجدوا أن هذه الأقزام البيضاء لديها مجموعة من المركبات أوسع بكثير من أي من الكواكب الداخلية في نظامنا الشمسي ، مما يشير إلى أن كواكبها تحتوي على مجموعة متنوعة من أنواع الصخور. في الواقع ، كانت بعض التراكيب غير عادية لدرجة أن بوديركا وشو كان عليهما ابتكار أسماء جديدة (مثل “كوارتز بيروكسينيت” و “البريكلاز تونيت”) لتصنيف أنواع الصخور الجديدة التي كان ينبغي أن تكون على تلك الكواكب.^[1]

وقالت سو: “في حين أن بعض الكواكب الخارجية التي كانت تدور حول أقزام بيضاء ملوثة قد تبدو مثل الأرض ، فإن معظمها يحتوي على أنواع صخرية غريبة لنظامنا الشمسي”. “ليس لديهم نظراء مباشرون في النظام الشمسي.”

يصف اللغز ما تعنيه هذه الأنواع الجديدة من الصخور للعوالم الصخرية التي ينتمون إليها. وأوضح أن “بعض أنواع الصخور التي نراها من بيانات الأقزام البيضاء يمكنها إذابة كمية من الماء أكثر من الصخور الموجودة على الأرض وتؤثر على كيفية تشكل المحيطات”. “بعض أنواع الصخور يمكن أن تذوب في درجات حرارة منخفضة جدًا وتشكل قشرة أكثر سمكًا من صخور الأرض ، وقد تكون بعض أنواع الصخور أضعف ، مما يسهل نمو الصفائح التكتونية.”

وجدت دراسات سابقة للأقزام البيضاء الملوثة عناصر من أجسام صخرية ، بما في ذلك الكالسيوم والألومنيوم والليثيوم. ومع ذلك ، أوضح Pudirka و Sue أن العناصر الصغيرة (عادةً ما تكون جزءًا صغيرًا من صخور الأرض) وقياسات العناصر الكبيرة (التي تشكل الجزء الأكبر من صخور الأرض) ، وخاصة السيليكون ، تحتاج حقًا إلى المعرفة. أي نوع من الصخور كان يمكن أن يكون على تلك الكواكب.

بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون المستويات العالية من المغنيسيوم وانخفاض مستويات السيليكون التي تم قياسها في الغلاف الجوي للأقزام البيضاء قد أتت من الأجزاء الداخلية للكواكب – من السطح – ربما تكون قد أتت من السطح. أبلغت بعض الدراسات السابقة للأقزام البيضاء الملوثة عن علامات على وجود مدارات قشرية حول النجوم ، لكن Pudirka و Sue لم يعثرا على أي دليل على وجود صخور القشرة الأرضية. ومع ذلك ، لا تستبعد الملاحظات تمامًا أن الكواكب بها قشرة قارية أو أنواع أخرى من القشرة. قال بوتيركا: “إذا كانت هناك صخور قشرية ، فنحن نعتقد أننا لا نستطيع رؤيتها ، فربما تحدث في منطقة صغيرة جدًا مقارنة بكتل العناصر الكوكبية الأخرى مثل اللب والعباءة”.

وفقًا لسو ، فإن الجمع بين عالم الفلك والجيولوجي مهم لكشف الأسرار المخبأة في الغلاف الجوي للأقزام البيضاء الملوثة. “قابلت كيث بوديركا في مؤتمر وكنت متحمسًا لأنه يمكن أن يساعدني في فهم الأنظمة التي أراقبها. لقد علمني الجغرافيا ، وعلمته علم الفلك ، وتوصلنا إلى كيفية فهم هذه الأنظمة الغامضة خارج كوكب الأرض.

تم نشر نتائج الزوج في عدد 2 نوفمبر 2021 الاتصال الطبيعي.

ملحوظات

1. تعتمد أنظمة تصنيف الصخور “العادية” أو الحالية على حقيقة أن الزبرجد الزيتوني والأورثوبروكسين من المعادن التي تهيمن على غلاف الأرض (وعباءات الكواكب الصخرية الأخرى في نظامنا الشمسي). ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من الكائنات الفضائية ، قد يكون هناك أوليفين بدون وكوارتز ، أو بدون أورثوبروكسين وبريكلاز ، لذلك تم تطوير تسمية تصنيفية جديدة. التصنيفات الجديدة لنوع الصخور التي اقترحها بوتيركا وسو هي كما يلي: “كوارتز بيروكسينيت” ، يحتوي كل منها على أكثر من 10٪ من أورثوبروكسين وكلينوبروكسين وكوارتز ؛ “أورثوبروكسينيت الكوارتز” يحتوي على أكثر من 10٪ أورثوبروكسين وكوارتز وأقل من 10٪ كلينوبروكسين ؛ “بريكلاز تونيت” يحتوي على أكثر من 10٪ وأقل من 10٪ كلينوبروكسين ، كل من البيريكلاز والزيتون ؛ “Periclase Verlites” يحتوي على أكثر من 10٪ من البيريكلاز والزبرجد الزيتوني وكلينوبروكسين ؛ و “البيريكلاز كلينوبروكسينيت” ، وهي أقل من 10٪ أوليفين وأكثر من 10٪ بيريكلاز وكلينوبروكسين.

ملاحظة: Keith D. Pudirka و Xi Soo ، 2 نوفمبر 2021 ، “الأقزام البيضاء الملوثة تظهر أنواعًا غريبة من صخور الوشاح على الكواكب الخارجية في نظامنا الشمسي”. الاتصال الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26403-8