Скалистые экзопланеты оказались более экзотичными, чем предполагалось ранее

Новое исследование астрогеологии предполагает, что большинство ближайших скалистых экзопланет совершенно не похожи ни на что в нашей Солнечной системе.

Астрономы сделали первые оценки типов горных пород, существующих на планетах, вращающихся вокруг ближайших звезд. Изучив химический состав «загрязненных» белых карликов, они пришли к выводу, что большинство каменистых планет, вращающихся вокруг ближайших звезд, более разнообразны и экзотичны, чем считалось ранее, с типами горных пород, которых нет нигде в нашей Солнечной системе.

Астрономы обнаружили тысячи планет, вращающихся вокруг звезд в нашей галактике, известных как экзопланеты. Однако трудно понять, из чего именно состоят эти планеты и напоминают ли они Землю. Чтобы попытаться выяснить это, астрономы изучили атмосферы так называемых загрязненных белых карликов. Это плотные коллапсирующие ядра некогда нормальных звезд, таких как Солнце, которые содержат посторонний материал с планет, астероидов или других скалистых тел, которые когда-то вращались вокруг звезды, но в конечном итоге упали на нее и «загрязнили» ее атмосферу.

Ища элементы, которые в естественных условиях не существовали бы в атмосфере белого карлика (что-либо кроме водорода и гелия), ученые могут выяснить, из чего состоят скалистые планетные объекты.

Астрономы изучили 23 загрязненных белых карлика, все в пределах 650 световых лет от Солнца, где кальций, кремний, магний и железо были точно измерены с помощью обсерватории Кека на Гавайях, космического телескопа Хаббл и других обсерваторий. Затем ученые использовали измеренные содержания этих элементов, чтобы восстановить минералы и горные породы, которые из них образовались.

Они обнаружили, что эти белые карлики имеют гораздо более широкий диапазон составов, чем любая из внутренних планет в нашей Солнечной системе, предполагая, что их планеты имеют более широкий спектр типов горных пород. На самом деле, некоторые из композиций настолько необычны, что ученым пришлось придумать новые названия (такие как «кварцевые пироксениты» и «периклазовые дуниты»), чтобы классифицировать новые типы горных пород, которые должны были существовать на этих планетах.

«В то время как некоторые экзопланеты, которые когда-то вращались вокруг загрязненных белых карликов, кажутся похожими на Землю, на большинстве из них есть породы, экзотические для нашей Солнечной системы», — сказал автор исследования Сийи Сюй. «У них нет прямых аналогов в Солнечной системе».

Ученые описывают, что эти новые типы камней могут означать для скалистых миров, к которым они принадлежат. «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. Некоторые типы горных пород могут плавиться при гораздо более низких температурах и образовывать более толстую кору, чем земные породы, а некоторые типы горных пород могут быть более пластичными, что может способствовать развитию тектоники плит».

Более ранние исследования загрязненных белых карликов обнаружили элементы из скалистых тел, в том числе кальций, алюминий и литий. Однако ученые объясняют, что это второстепенные элементы (которые обычно составляют небольшую часть земной породы), и измерения основных элементов (которые составляют большую часть земной породы), особенно кремния, необходимы, чтобы действительно знать какие типы горных пород существовали бы на этих планетах.

Кроме того, исследователи заявляют, что высокие уровни магния и низкие уровни кремния, измеренные в атмосфере белых карликов, предполагают, что обнаруженные каменные обломки, вероятно, пришли из недр планет — из мантии, а не из их коры. Некоторые предыдущие исследования загрязненных белых карликов сообщали о признаках существования континентальной коры на каменистых планетах, которые когда-то вращались вокруг этих звезд, но ученые не нашли никаких доказательств наличия таких пород.

Однако наблюдения не исключают полностью, что планеты имели континентальную или другие типы коры. «Мы считаем, что если порода коры существует, мы не можем ее увидеть, вероятно, потому, что она встречается в слишком малой части по сравнению с массой других планетных компонентов, таких как ядро ​​и мантия, чтобы их можно было измерить».

Исследование было опубликовано в Nature Communications.