Экзопланеты содержат минералы, которых нет в Солнечной системе

Они маленькие, тусклые и далекие, а это значит, что у нас не так много подробной информации о том, из чего они сделаны. Это особенно верно для каменистых экзопланет, таких как Земля, Венера и Марс, поверхности которых в настоящее время мы не видим.

Однако есть один способ заглянуть внутрь каменистых миров - он предполагает, что некоторые минералы, из которых они состоят, не имеют ничего общего с минералами Солнечной системы. На самом деле эти минералы настолько чужды, что ученым пришлось изобрести новые термины для их классификации.

Для этого используется метод анализа атмосферы белых карликов, которые могут быть “загрязнены“ минералами с планет и астероидов, упавших на звезды. Изучение этих разрушенных экзопланет называется некропланетологией.

“Загрязненные белые карлики обнаруживают большее планетарное разнообразие в нашем солнечном окружении, чем это принято в настоящее время, с, следовательно, уникальными путями планетарной аккреции и дифференциации, которые не имеют прямых аналогов в нашей Солнечной системе“, - пишут исследователи в своей статье.

“Это требует новых схем классификации горных пород“.

Белые карлики - это то, что происходит со звездой, такой как Солнце, когда она достигает конца своей жизни на главной последовательности, в результате чего ее ядро ​​коллапсирует в сверхплотный объект, ярко сияющий остаточным теплом. Между тем его внешняя оболочка расширяется по всей солнечной системе в виде огромного пузыря горячих газов.

Удивительно, но экзопланеты могут пережить этот процесс, но их орбиты могут меняться, становясь нестабильными, что приводит к приливным нарушениям (это когда гравитационное поле звезды разрывает экзопланету) и аккреции (когда на звезду падают обломки измельченной экзопланеты).

Когда это происходит, элементы экзопланет включаются в звезду, изменяя свет, излучаемый звездой. Затем ученые-планетологи могут проанализировать этот свет в поисках элементов, которые обычно не встречаются в атмосфере белого карлика, и выяснить, из чего сделаны скалистые тела. Это наука некропланетология.

Геолог Кейт Путирка из Калифорнийского государственного университета и астроном Сийи Сю из NOIRLab Национального научного фонда провели такой анализ 23 белых карликов, находящихся в пределах 650 световых лет от Солнца. Для каждой из этих звезд предыдущие наблюдения показали наличие таких элементов, как кальций, кремний, магний и железо.

Поскольку белые карлики очень плотные, более тяжелые элементы, подобные этим, не должны присутствовать в атмосфере, а должны быть втянуты внутрь звезды, где их нельзя будет обнаружить. Их присутствие предполагает относительно недавнее нарастание скального материала. Пуртика и Сюй проанализировали содержание этих элементов в атмосфере белых карликов, чтобы попытаться восстановить минеральный состав скальных материнских тел. То, что они обнаружили, было удивительным.

“В то время как некоторые экзопланеты, которые когда-то вращались вокруг загрязненных белых карликов, кажутся похожими на Землю, большинство из них имеют породы, экзотические для нашей Солнечной системы“, - говорит Сюй. “У них нет прямых аналогов в Солнечной системе“.

Исследователи разработали ряд новых терминов для классификации этих пород и их экзотических составов, в том числе кварцевых пироксенитов, кварцевых ортопироксенитов, периклазовых дунитов, периклазовых верлитов и периклазовых клинопироксенитов.

По словам исследователей, эти породы могут многое рассказать нам о типах экзопланет, с которых они произошли, и об их эволюции. И эта информация может иметь значение для оценки обитаемости экзопланет. “Некоторые типы горных пород, которые мы видим из данных о белых карликах, могут растворять больше воды, чем горные породы на Земле, и могут повлиять на развитие океанов“, - говорит Пуртика.

“Некоторые типы горных пород могут плавиться при гораздо более низких температурах и образовывать более толстую кору, чем породы Земли, а некоторые типы горных пород могут быть более слабыми, что может способствовать развитию тектоники плит“.

Кроме того, изучение состава скалистых экзопланет с помощью некропланетологии может помочь нам ответить на некоторые экзистенциальные вопросы о нашем месте во Вселенной. Например, мы можем обнаружить, что некоторые регионы галактики с большей вероятностью образуют планеты земного типа, чем другие регионы. “Исследования экзопланет также заставляют нас столкнуться с до сих пор нерешенными вопросами о том, почему Земля так сильно отличается от своих ближайших планетных соседей, и являются ли такие контрасты типичными или неизбежными“, - объясняют исследователи.