14:53 2022-11-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Telescopul spațial James Webb descoperă secretele chimice ale lumii îndepărtate - deschizând calea pentru studierea planetelor asemănătoare Pământului
_ James Webb Telescopul spațial descoperă secretele chimice ale lumii îndepărtate – deschizând calea pentru studierea planetelor asemănătoare Pământului
De când a fost descoperită prima planetă care orbitează în jurul unei stele, alta decât Soarele, în 1995, ne-am dat seama că planetele și sistemele planetare sunt mai divers decât ne-am imaginat vreodată. Astfel de lumi îndepărtate – exoplanetele – ne oferă posibilitatea de a studia modul în care planetele se comportă în diferite situații. Iar a afla despre atmosfera lor este o piesă crucială a puzzle-ului.
Telescopul spațial James Webb (JWST) de la NASA este cel mai mare telescop din spațiu. Lansat în ziua de Crăciun 2021, este instrumentul perfect pentru investigarea acestor lumi. Acum, eu și colegii mei am folosit telescopul pentru prima dată pentru a dezvălui componența chimică a unei exoplanete. Și datele, publicate în formă pretipărită (însemnând că încă nu au fost publicate într-un jurnal evaluat de colegi), sugerează niște rezultate surprinzătoare.
Multe exoplanete sunt prea aproape de stelele lor părinte chiar și pentru acest telescop puternic. pentru a le distinge. Dar putem folosi trucul de a urmări cum planeta trece prin fața (tranzitează) stelei sale. În timpul tranzitului, planeta blochează o mică parte a luminii stelelor, iar o parte și mai mică a luminii stelelor este filtrată prin straturile exterioare ale atmosferei planetei.
Gazele din atmosferă absorb o parte din lumină, lăsând amprentele digitale pe lumina stelelor sub forma unei reduceri a luminozității la anumite culori sau lungimi de undă. JWST este deosebit de potrivit pentru studiile atmosferei exoplanetelor, deoarece este un telescop în infraroșu. Majoritatea gazelor care se află într-o atmosferă, cum ar fi vaporii de apă și dioxidul de carbon, absoarbe lumina infraroșie mai degrabă decât lumina vizibilă.
Face parte dintr-o echipă internațională de oameni de știință din exoplanete care a folosit JSTW pentru a studia un planetă de mărimea aproximativă a lui Jupiter numită WASP-39b. Spre deosebire de Jupiter, totuși, această lume are nevoie de doar câteva zile pentru a orbiti în jurul stelei sale, așa că este gătită - atingând temperaturi care depășesc 827°C. Acest lucru ne oferă oportunitatea perfectă de a explora modul în care o atmosferă planetară se comportă în condiții de temperatură extremă.
Am folosit JWST pentru a recupera cel mai complet spectru de până acum al acestei planete fascinante. De fapt, munca noastră reprezintă primul inventar chimic al atmosferei planetei.
Știam deja că cea mai mare parte a atmosferei acestei planete mari trebuia să fie un amestec de hidrogen și heliu - cele mai ușoare și mai abundente gaze din univers. Și telescopul Hubble a detectat anterior vapori de apă, sodiu și potasiu acolo.
Acum, am putut să confirmăm detectarea noastră și să producem o măsurare a cantității de vapori de apă. Datele sugerează, de asemenea, că există și alte gaze, inclusiv dioxid de carbon, monoxid de carbon și, în mod neașteptat, dioxid de sulf.
Avand măsurători ale cât de mult din fiecare dintre aceste gaze este prezent în atmosferă înseamnă că putem estima cantitățile relative. a elementelor care alcătuiesc gazele — hidrogen, oxigen, carbon și sulf. Planetele se formează într-un disc de praf și gaz în jurul unei stele tinere și ne așteptăm ca cantități diferite din aceste elemente să fie disponibile pentru o planetă bebelușă la distanțe diferite de stea.
WASP-39b pare să aibă o cantitate relativ scăzută de carbon în raport cu oxigenul, ceea ce indică probabil că s-a format la o distanță mai mare de stea, unde ar fi putut absorbi cu ușurință gheața de apă de pe disc (implicând oxigenul), în comparație cu orbita sa actuală foarte apropiată. Dacă această planetă a migrat, ne-ar putea ajuta să dezvoltăm teoriile noastre despre formarea planetelor și ar susține ideea că planetele gigantice din Sistemul nostru Solar s-au mișcat și tremurat destul de devreme.
A. cheie sulfuroasă
Cantitatea de sulf pe care am detectat-o în raport cu oxigenul este destul de mare pentru WASP-39b. Ne-am aștepta ca sulful dintr-un sistem planetar tânăr să fie mai concentrat în bucăți de rocă și moloz decât ca gaz atmosferic. Deci, acest lucru indică faptul că WASP-39b ar fi putut suferi o cantitate neobișnuită de ciocniri cu bucăți de rocă care conțin sulf. O parte din acel sulf ar fi eliberat sub formă de gaz.
În atmosfera unei planete, diferite substanțe chimice reacționează între ele la viteze diferite, în funcție de cât de fierbinte este. De obicei, acestea se stabilesc într-o stare de echilibru, cantitățile totale ale fiecărui gaz rămânând stabile pe măsură ce reacțiile se echilibrează reciproc. Am reușit să prezicem ce gaze vom vedea în atmosfera lui WASP-39b pentru o serie de puncte de plecare. Dar niciunul dintre ei nu a venit cu dioxid de sulf, în schimb așteptându-se ca orice sulf să fie blocat într-un alt gaz, hidrogen sulfurat.
Piesa lipsă din puzzle-ul chimic a fost un proces numit fotochimie. Acesta este momentul în care ratele anumitor reacții chimice sunt determinate de energia de la fotoni - pachete de lumină - care provin de la stea, mai degrabă decât de temperatura atmosferei. Deoarece WASP-39b este atât de fierbinte și, în general, reacțiile se accelerează la temperaturi mai ridicate, nu ne așteptam ca fotochimia să fie la fel de importantă pe cât s-a dovedit a fi.
Datele sugerează că vaporii de apă din atmosfera este divizată de lumină în oxigen și hidrogen. Aceste produse ar reacționa apoi cu hidrogenul sulfurat gazos, în cele din urmă eliminând hidrogenul și înlocuindu-l cu oxigen pentru a forma dioxid de sulf.
Ce urmează pentru JWST?
Fotochimia este și mai importantă. pe planete mai reci, care pot fi locuibile - stratul de ozon de pe propria noastră planetă se formează printr-un proces fotochimic. JWST va observa lumile stâncoase din sistemul Trappist-1 în primul său an de funcționare. Unele dintre aceste măsurători au fost deja făcute – și toate aceste planete au temperaturi mai asemănătoare cu cele ale Pământului.
Unele pot avea chiar temperatura potrivită pentru a avea apă lichidă la suprafață și, potențial, viață. O bună înțelegere a modului în care fotochimia influențează compoziția atmosferică va fi esențială pentru interpretarea observațiilor telescopului Webb ale sistemului Trappist-1. Acest lucru este deosebit de important, deoarece un aparent dezechilibru chimic într-o atmosferă ar putea sugera prezența vieții, așa că trebuie să fim conștienți de alte explicații posibile pentru aceasta.
Inventarul chimic WASP-39b ne-a arătat doar cât de puternic este un instrument JWST. Suntem la începutul unei ere foarte interesante în știința exoplanetelor, așa că rămâneți pe fază.
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Comentarii:
Adauga Comentariu