Šta se dešava u unutrašnjosti dalekih egzoplaneta i kako to utiče na postojanje života?

Povezane objave

• Na današnji dan rođen Petrarka 20/07
• Ovo je bilo nezakonito u srednjovekovnoj Evropi! 11/01
• Na današnji dan održane prve Olimpijske igre modernog doba 06/04

Ovo otkriće bi moglo imati revolucionarne implikacije na to kako razmišljamo o dinamici unutrašnjosti egzoplaneta.

Fizika i hemija koje se odvijaju duboko u našoj planeti su fundamentalne za postojanje života kakvog poznajemo. Ali, koje sile deluju u unutrašnjosti udaljenih svetova i kako ovi uslovi utiču na njihov potencijal za eventualno postojanje života?

Novi rad koji vodi Karnegijeva laboratorija za Zemlju i planete koristi imitaciju dešavanja na egzoplanetama, zasnovanu u laboratoriji, da bi otkrio novu kristalnu strukturu koja ima velike implikacije na naše razumevanje unutrašnjosti velikih, stenovitih egzoplaneta. Njihove nalaze objavljuje Zbornik radova Nacionalne akademije nauka.

„Unutrašnja dinamika naše planete je ključna za održavanje površinskog okruženja u kojem život može da napreduje, pokrećući svojevrsni geološki dinamo, koji stvara naše magnetno polje i oblikuje sastav naše atmosfere“, objasnio je Rajkrišna Duta, glavni autor iz Karnegija. „Uslovi koji se nalaze u dubinama velikih, stenovitih egzoplaneta, kao što su „Superzemlje“, bili bi još ekstremniji.

Silikatni minerali čine većinu Zemljinog omotača i smatra se da čine glavnu komponentu unutrašnjosti drugih stenovitih planeta takođe, na osnovu proračuna njihove gustine. Na Zemlji, strukturne promene izazvane u silikatima pod visokim pritiskom i temperaturnim uslovima, definišu ključne granice u dubokoj unutrašnjosti Zemlje, poput one između gornjeg i donjeg omotača.

Istraživački tim, koji je uključivao Seli Džun Trejsi, Rona Koena, Frančesku Mioci, Kaija Lua i Đinga Janga iz Karnegija, kao i Pamelu Bernli iz Univerziteta Nevada u Las Vegasu, Dina Smita i Jua Menga iz Nacionalne laboratorije Argon, Stelu Čariton i Vitalija Prakapenka iz Univerziteta u Čikagu i Tomasa Dafija iz Univerziteta Prinston, bio je zainteresovan da ispita pojavu i ponašanje novih oblika silikata u uslovima koji oponašaju one koji se nalaze u udaljenim svetovima.

„Decenijama su Karnegijevi istraživači bili lideri u rekonstrukciji uslova u unutrašnjosti planeta, stavljanjem malih uzoraka materijala pod ogromne pritiske i visoke temperature“, rekao je Dafi.

Međutim, postoje ograničenja u sposobnosti naučnika da ponovo stvore uslove egzoplanetarnih unutrašnjosti u laboratoriji. Teorijsko modeliranje je pokazalo da se nove faze silikata pojavljuju pod pritiscima za koje se očekuje da će se naći u omotaču stenovitih egzoplaneta, koje su najmanje četiri puta masivnije od Zemlje. Ipak, ova tranzicija još uvek nije primećena.

Međutim, germanijum je dobra zamena za silicijum. Ova dva elementa formiraju slične kristalne strukture, s tim što germanijum indukuje prelaze između hemijskih faza na nižim temperaturama i pritiscima, koje je lakše stvoriti u laboratorijskim uslovima.

Radeći s magnezijum germanatom, Mg₂GeO₄, analognim jednom od najzastupljenijih silikatnih minerala u omotaču naše planete, tim je uspeo da prikupi informacije o potencijalnoj mineralogiji „Superzemlje“ i drugih velikih, stenovitih egzoplaneta.

Pod oko 2 miliona puta većim pritiskom od onog normalnog atmosferskog, pojavila se nova faza s jasnom kristalnom strukturom, koja uključuje jedan atom germanijuma vezan s osam atoma kiseonika.

„Meni je najzanimljiviješto magnezijum i germanijum, dva veoma različita elementa, zamenjuju jedan drugog u strukturi“, rekao je Koen.

U uslovima datog okruženja, većina silikata i germanata je organizovana u takozvanu tetraedarsku strukturu, jedan centralni silicijum ili germanijum, vezan sa četiri druga atoma. Međutim, u ekstremnim uslovima, ovo se može promeniti.

„Otkriće da pod ekstremnim pritiscima silikati mogu da poprime strukturu orijentisanu oko šest veza, a ne četiri, totalno je promenilo igru u smislu razumevanja naučnika duboke dinamike Zemlje“, objasnila je Trejsi. „Otkriće osmostruke orijentacije moglo bi imati slične revolucionarne implikacije na to kako razmišljamo o dinamici unutrašnjosti egzoplaneta.“