Наблюдая за светом белых карликов, команда астрофизиков и геохимиков раскрыла состав каменистых объектов, вращающихся вокруг них, и показала, что наша Земля не является уникальной по составу и подобные ей планеты могут быть распространены во Вселенной. Результаты исследования представлены в журнале Science.
«Мы только что резко повысили шансы на то, что многие каменистые экзопланеты, которых во Вселенной очень большое количество, сильно похожи на Землю и Марс», – рассказывает Эдвард Янг, соавтор исследования из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США).
Художественное представление падения каменистых осколков землеподобной экзопланеты, чье оголенное металлическое ядро все еще остается на орбите, на белого карлика. Credit: University of California, Los Angeles/Mark A. Garlick
Раскрыть состав далеких внесолнечных астероидов и планет, а точнее того, что от них осталось, ученым удалось с помощью нового метода, в рамках которого они проанализировали архивные наблюдения за шестью белыми карликами – плотными ядрами выгоревших солнцеподобных звезд.
Сильное гравитационное притяжение этих объектов приводит к тому, что тяжелые элементы, такие как углерод, кислород и азот, быстро оседают в их недрах, поэтому в спектре «чистых» белых карликов должны присутствовать линии водорода и гелия, а любое отклонение будет указывать на состав недавно поглощенного объекта.
«Наблюдая за белым карликом и составом его атмосферы, мы видим элементы, из которых состоял объект, ранее вращавшийся вокруг него», – пояснила Александра Дойл, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
В результате команде удалось выявить в составе шести исследуемых белых карликов такие элементы, как кремний, магний, углерод и кислород, накопленные в них из недавно поглощенных объектов.
Поверхность одной из планет системы TRAPPIST-1 в представлении художника. Credit: NASA/JPL-Caltech
На следующем этапе ученые определили обилие окисленного железа в составе разрушенных каменистых пород, что вместе с ранее полученными данными позволило исследовать объемный состав бывших экзопланет, в том числе и их недр.
«Когда железо окисляется, оно делится своими электронами с кислородом, образуя химическую связь между ними. Это называется окислением. И нам удалось измерить количество железа, которое заржавело в породах, упавших на исследуемые белые карлики», – добавил Эдвард Янг.
Земля, Марс и другие объекты нашей Солнечной системы схожи по своему химическому составу. Все они содержат удивительно высокий уровень окисленного железа, который, в свою очередь, оказывает сильное влияние на атмосферу, ядро и вид горных пород на поверхности планеты.
«Вся химия, которая свойственна Земле, в конечном счете может быть прослежена до степени ее окисления, и тот факт, что у нас есть океаны и все ингредиенты, необходимые для жизни, по сути тесно связан с ней», – отметил Эдвард Янг.
Художественное представление экзопланеты HD 85512 b, покрытой океанами и расположенной в обитаемой зоне. Credit: ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger
Так насколько похожи породы, проанализированные командой, на земные и марсианские?
«Очень похожи во всем. Если внеземным породам свойственно такое же количество окисления, как и Земле, то можно сделать вывод, что состоящая из них экзопланета имеет такую же тектонику плит и такой же потенциал для магнитных полей, которые считаются ключевыми для зарождения и эволюции жизни. Проведенное нами исследование является большим шагом вперед, оно впервые позволяет сделать выводы о составе тел за пределами нашей Солнечной системы и указывает на высокую вероятность существования аналогов Земли», – заключила Хильке Шлихтинг, соавтор исследования из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
