سیارات فراخورشیدی غنی از اکسیژن ممکن است از نظر زمین‌شناسی فعال باشند

بوکمارک(0)

No account yet? Register

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این کرات دارای فضای داخلی خاصی هستند.

بوکمارک(0)

No account yet? Register

اکسیژن چیزی بیش از یک عنصر سازنده‌ی زندگی است. مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که این عنصر همچنین می‌تواند به دانشمندان در بررسی درون سیاره‌هایی که به دور ستاره‌های دوردست می‌چرخند، کمک کند.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند سنگ‌هایی که در معرض غلظت‌های بالاتر اکسیژن قرار دارند، نسبت به سنگ‌هایی که در معرض مقادیر کمتری هستند، نقطه‌ی ذوب پایین تری خواهند داشت. محققان در مقالات 9 نوامبر آکادمی ملی علوم گزارش دادند که این یافته نشان می‌دهد که سیارات فراخورشیدی سنگیِ غنی از اکسیژن می‌توانند لایه ضخیمی از گوشته‌ی آبکی داشته باشند که احتمالاً باعث ایجاد یک محیط فعال از نظر زمین‌شناسی می‌شود.

تصور می‌شود که فضای نرم و چسبناک درونی سیاره تأثیرات مهمی بر سطح سیاره‌ی سنگی دارد. سنگ مذاب در اعماق سیاره، مانند آنچه در زمین است، همانند ماگمایی به فعالیت‌های زمین‌شناسی روی سطح نیرو می‌دهد. در طول فوران‌های آتشفشانی، مواد فرار مانند بخار آب و دی‌اکسیدکربن می‌توانند از تراوش ماگمایی خارج شوند و جوی را ایجاد کنند که به طور بالقوه برای حیات مفید باشند. اما عواملی که باعث ذوب گوشته (لایه ی زیرین پوسته) می‌شوند به خوبی شناخته نشده‌اند و دانشمندان تمایل دارند بر نقش فلزاتی مانند آهن هم تمرکز کنند.

یانهائو لین، دانشمند سیاره‌شناسی در مرکز تحقیقات پیشرفته علم و فناوری فشار بالا در پکن می‌گوید: “تأثیر اکسیژن بر ذوب سنگ نادیده گرفته شده است. اکسیژن یکی از فراوان‌ترین عناصر روی زمین و احتمالاً در سیارات فراخورشیدی سنگی نیز هست. در گذشته دانشمندان فکر می‌کردند که ترکیبات عنصری جامد یا مایع برای ایفای چنین نقشی ضروری است.”

در مطالعه‌ی جدید، لین و همکارانش دمای ذوب سنگ بازالت مصنوعی فاقد آهن را در در دو حالت کمبود اکسیژن و در معرض هوای غنی از اکسیژن اندازه‌گیری کردند. این تیم از سنگ مصنوعی بازالت ( فاقد آهن ) جهت جداسازی بهتر اثر اکسیژن بر ذوب و خنثی نمودن اثرات آهن استفاده کردند زیرا آهن می‌تواند بر ذوب سنگ تأثیر بگذارد.

آنها دریافتند که در دمای نزدیک به 1000 درجه‌ی سانتیگراد، مواد معدنی موجود در بازالت اکسیژن‌دار بیشتر از نمونه‌های فاقد اکسیژن ذوب می‌شوند و همچنین سنگ‌های اکسیژن‌دار در دمای 100 درجه‌ی سانتیگراد کمتر از همتایان فاقد اکسیژن خود به‌صورت جامد باقی می‌مانند.

محققان نتیجه می‌گیرند همانطور که نمک دمای ذوب یخ را کاهش می‌دهد، اکسیژن نیز به طور مشابه ذوب‌شدن سنگ‌ها را آسان‌تر می‌کند. لین فرض می‌کند که اکسیژن می‌تواند زنجیره‌های طولانی اتم‌های سیلیکون و اکسیژن را در سنگ جامد بشکند و آن‌ها را برای تشکیل تکه‌های کوچک‌تر تحریک کند. این قطعات دارای جنبش بیشتری هستند و در مقایسه با رشته های طولانی‌تر و پیچیده‌، راحت‌تر به حالت مایع تبدیل می‌شوند.

درجه‌ی اکسیداسیون می‌تواند تعیین کند که چگونه لایه‌های زیرین درون یک سیاره‌ی فراخورشیدی جوان شکل گرفته و ته‌نشین می‌شود. به گفته‌ی محققان، اکسید شدن و ذوب شدن در دماهای پایین‌تر منجر به ایجاد هسته‌ی جامدِ کوچکتر، گوشته‌ی ضخیم‌تر و پوسته‌ای فاقد عناصر فلزی می‌شود.

هرچند این محققان تنها تأثیر اکسیژن را بر دمای ذوب سنگ‌ها آزمایش کردند و هنوز عواملی مانند تأثیر غلظت آهن و فشار بالا را در فضاهای داخلی سیارات فراخورشیدی در نظر نگرفته‌اند، اما لین پیش‌بینی می‌کند که این عوامل اضافی هم به نفع اکسیژن بوده زیرا به فرآیند ذوب شدن سرعت بیشتری می‌بخشند.

تیم لیختنبرگ، دانشمند سیاره‌شناسی از دانشگاه آکسفورد که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید:”این یافته‌ها «تلاش بسیار خوبی» است. سایر هشدارها در مورد ذوب گوشته ممکن است از سهم اکسیژن دراین فرآیند پیشی بگیرد، اما نتایج جدید هنوز مفید هستند. برای مثال، درک تأثیر بالقوه اکسیژن می‌تواند برای توضیح عملکرد درونی و تاریخچه‌ی هر سیاره فراخورشیدی که دانشمندان در مشاهدات نجومی خود با آن مواجه می‌شوند، ارزشمند باشد. این درک می‌تواند حتی ارزشمندتر و مناسب‌تر باشد، زیرا دانشمندان می‌توانند از آن هنگام دریافت تصاویر و اطلاعات دریافتی از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای کاوش جو کرات دیگر بهره جویند.”

البته آزمایش‌ها نمی‌توانند تمام تفاوت‌های ظریف فضای داخلی سیاره‌های واقعی را به تصویر بکشند. لیختنبرگ می‌گوید: “اما این کار برای راهنمایی و تأیید فرمول‌بندی نظریه‌ها در مورد چگونگی پیدایش انواع خاصی از سیارات فراخورشیدی ضروری است. پس از آن، شبیه‌سازی‌ها می‌توانند دامنه‌ی نتایج تجربی را در صورت ترکیب با تکنیک‌های دیگر، مانند مدل‌سازی، افزایش دهند.

لیختنبرگ می‌گوید: “مشاهده‌ها، مدل‌سازی‌ها و آزمایش‌ها، مانند اتصالی سه گانه هستند.” زیرا این سه مورد از یکدیگر تغذیه می‌کنند تا دانش ما را در مورد سیاره‌های فراخورشیدی قبل از آنکه بشر قدم در چنین جهان‌های دوری بگذارد به جلو ببرند.

5/5 - (2 امتیاز)
به اشتراک بگذارید
منبع Science News
ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

go2top