Pomoću MIRI instrumenta na svemirskom teleskopu James Webb Space Telescope, istraživači iz Max Planck Institute for Astronomy i Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics analizirali su površinski sastav stjenovite egzoplanete LHS 3844 b.
Pored proučavanja atmosfera egzoplaneta, ova vrsta dešifrovanja geoloških svojstava planeta koje kruže oko udaljenih zvijezda predstavlja sljedeći korak u razumijevanju njihove prirode.
Tamna i bezatmosferska super-Zemlja
LHS 3844 b je stjenovita planeta oko 30% veća od Zemlje i orbitira oko hladne zvijezde crvenog patuljka jednom u približno 11 sati. Krećući se na samo tri zvjezdana prečnika iznad površine svoje matične zvijezde, planeta je u sinhronoj rotaciji, što znači da joj jedna rotacija traje otprilike koliko i jedna revolucija.
Zbog toga je ista hemisfera uvijek okrenuta prema zvijezdi, stvarajući stalnu dnevnu stranu s prosječnom temperaturom od oko 725 stepeni Celzijusa. Sistem LHS 3844 udaljen je oko 48,5 svjetlosnih godina od Zemlje.
„Zahvaljujući izuzetnoj osjetljivosti ‘Veba’, možemo detektovati svjetlost koja dolazi direktno s površine ove daleke stjenovite planete. Vidimo tamnu, vrelu, golu stijenu, bez ikakve atmosfere“, navode istraživači.
Sa svojom tamnom površinom, ova planeta može podsjećati na veću verziju Mjeseca ili Mercury. Zaključak se temelji na analizi infracrvenog zračenja s njene vrele dnevne strane. Ipak, planeta se ne posmatra direktno, bilježe se promjene u ukupnom sjaju zvijezde i planete zajedno.
Kao što proučavanje egzoplanetarnih atmosfera koristi znanja iz klimatologije, tako se i ova nova oblast egzoplanetarne geologije oslanja na geološka znanja stečena na Zemlji.
Poređenjem posmatranih podataka s modelima stijena i minerala poznatih sa Zemlje, Mjeseca i Mars, naučnici su isključili sastav sličan Zemljinoj kori, bogatoj silikatima poput granita.
Iako to nije iznenađujuće (Zemlja je jedina planeta u Sunčevom sistemu s takvom korom), ovaj nalaz može otkriti detalje o geološkoj historiji planete. Silikatne kore nastaju kroz dugotrajan proces koji uključuje tektonsku aktivnost i prisustvo vode.
„Pošto LHS 3844 b nema takvu koru, moguće je da tektonika ploča nije prisutna ili nije djelotvorna. Vjerovatno ima i vrlo malo vode“, ističu istraživači.
Kakva je površina ove planete?
Tamna površina ukazuje na sastav sličan bazaltu ili materijalu iz unutrašnjosti planete. Statistička analiza pokazuje da posmatranjima najbolje odgovaraju čvrste površine bazalta ili magmatskih stijena bogatih magnezijem i željezom, koje mogu sadržavati i olivin.
Grublji materijali poput kamenja ili šljunka također odgovaraju podacima, dok finiji materijali slabije odgovaraju zbog svoje veće refleksije svjetlosti.
Bez zaštitne atmosfere, planeta je izložena svemirskoj eroziji uzrokovanoj jakim zračenjem i udarima meteorita.
„Ovi procesi ne samo da razbijaju stijene u fini prah poput onog na Mjesecu, već ga i potamnjuju dodavanjem željeza i ugljika, čineći ga sličnijim onome što posmatramo“, objašnjavaju naučnici.
Dva moguća scenarija
Astronomi su razvili dva scenarija koji objašnjavaju površinu planete:
- Prvi predviđa relativno novu površinu prekrivenu tamnim bazaltnim stijenama, nastalu nedavnom vulkanskom aktivnošću.
- Drugi podrazumijeva stariju, geološki mirnu površinu prekrivenu tamnim slojem regolita, sličnu onoj na Mjesecu ili Merkuru.
Razlika između ova dva scenarija leži u stepenu nedavne geološke aktivnosti. Na aktivnim planetama, takve procese često prati oslobađanje gasova poput sumpor-dioksida.
Međutim, MIRI instrument nije detektovao ovaj gas, što čini prvi scenarij manje vjerovatnim. Zbog toga naučnici trenutno favorizuju drugi scenarij, da planeta više podsjeća na Merkur.
Šta slijedi?
Kako bi potvrdili ove pretpostavke, istraživači planiraju dodatna posmatranja pomoću teleskopa James Webb Space Telescope. Cilj je preciznije odrediti prirodu površine analizom načina na koji različiti materijali emituju i reflektuju svjetlost.
„Uvjereni smo da će nam ova tehnika pomoći da razjasnimo prirodu kore ove planete, ali i drugih stjenovitih egzoplaneta u budućnosti“, zaključuju istraživači.