A tudósok 16 különböző típusú lávavilág olvadt felszínét modellezték, létrehozva ezzel a kőzetalapú exobolygók alaptípusainak katalógusát, amelyre a James Webb űrtávcsövet használó csillagászok hivatkozhatnak az idegen világok jellemzéséhez.

Egyes exobolygók olyan közel keringenek csillagukhoz, hogy a hőmérséklet elérheti a 3000 Celsius-fokot, ami megolvasztja kőzetfelszínüket. Az 55 Cancri e nevű planéta például egy szuperföld, amely több mint nyolcszor akkora tömegű, mint a mi bolygónk, és 18 óra alatt kerüli meg a csillagát, mintegy 2,3 millió kilométer távolságban, felszíni hőmérséklete pedig a nappali oldalán 2300 C, az éjszakai oldalán pedig 1370 C. Ennek eredményeként a teljes felszínét láva borítja.

Most egy tudóscsoport modellezte és szintetizálta a lávabolygók különböző összetételét, a nehéz elemek bőséges mennyisége alapján, amely e bolygók csillagaiban található – a különböző csillagok különböző összetételűek, és a bolygók hajlamosak tükrözni a szülőcsillaguk tulajdonságait.

Ezután a tudósok termodinamikai modellezéssel kiszámították, hogyan viselkednének az összetételek például egy olyan bolygón, amelynek tömege nyolcszorosa a Földének, és létrehoztak egy katalógust 16 lehetséges kőzettípusról, amelyek az ilyen lávabolygókon előfordulhatnak.

A vulkanikus exobolygók felszínének katalógusával eszközt kapunk annak megfejtéséhez, hogy mi alkotja ezeket a világokat

– mondta Lisa Kaltenegger, a Cornell Egyetem bolygókutatója, a tanulmány társszerzője a közleményében.

Ezután a tudósok ténylegesen mintákat készítettek ezekből a kőzetanyagokból a Cornell Egyetem geokémikusának, a Föld belsejének modellezésére szakosodott Megan Holycross laboratóriumában. Miután a minták lehűltek, egy másik társszerző, Marc-Antoine Fortin, a Cornell munkatársa megmérte az egyes kőzetek infravörös visszaverődési spektrumát, ami azt vizsgálja, hogy az egyes infravörös hullámhosszúságú fényből mennyi fényt ver vissza a kőzet.

A tudósok azt találták, hogy minden egyes mintában volt egy 8 mikronos hullámhosszúságú spektrális vonal, az úgynevezett Christiansen-vonás, amely a szilícium-dioxidban gazdag anyagok, például a gránit gyakori összetevőjének, a plagioklásznak a korábban már ismert jellemzője.

Ennek a vonalnak az erőssége tájékoztathatja a tudósokat arról, hogy a 16 összetételi modell közül melyikre hasonlít leginkább egy lávavilág.

Nemcsak az exobolygókat próbáljuk megérteni, hanem minden kőzetbolygót, beleértve a sajátunkat is. Ezek a lávavilágok olyanok, mint egy időgép, mert valaha a Föld is ilyen volt

– mondta Fortin.

A James Webb űrtávcső a tudományos megfigyelések első évében olyan lávabolygók, mint az 55 Cancri e, a Gliese 367b és a K2-141b tranzitspektrumát figyeli meg, és a jövőben valószínűleg még sok más világot is szemügyre vesz majd. A cél az, hogy a JWST által mért spektrumok és a Cornell-katalógus összevetésével a csillagászok pontosabban jellemezhessék ezeket a világokat.

A munkálatokban azonban akadhat egy kis bökkenő. A Zahra Essack, az MIT exobolygókutató doktorandusza által vezetett csapat 2020-as tanulmánya szerint egyes lávabolygóknak erősen fényvisszaverő, fémes, párolgott nátriumból, káliumból és szilícium-dioxidból álló légköre lehet, amely elfedheti olvadt felszínüket.

Ezek a bolygók azonban meglehetősen világosak lennének, míg a láva eléggé sötét, ami segíthet a tudósoknak kiszúrni, hogy mely bolygókat érinti a légköri maszkolás.

Forrás: Space.com