Un nou demers ştiinţific ”creează” planetele îndepărtate în laboratoarele de pe Pământ şi face un pas important în descoperirea planetei ”Terra 2”

Yingwei Fei şi colegii săi de la Institutul de Ştiinţe Carnegie din Washington au dorit să vadă cum bridgmanitul, un mineral întâlnit în adâncurile planetei noastre, s-ar comporta la temperaturi şi presiuni mai ridicate găsite în planetele stâncoase mai mari din afara Sistemului Solar, scrie Nature.

Experimentul este o contribuţie la domeniul exogeologiei, care doreşte să vadă cum ar arăta exoplanetele din punct de vedere geologic.

• De ce azbestul încă apare în unele produse cosmetice?
• Oamenii de știință au creat cele mai subțiri spaghete din lume

Astronomii au descoperit deja mii de exoplanete şi au calculat parametri generali, precum masa şi raza. Dintre acestea, cele care se află în zona habitabilă (distanţa optimă faţă de stea care permite formarea apei lichide) sunt de un interes special.

Dar este nevoie de mai multe informaţii despre aceste planete, „pentru că Pământul are mai multe aspecte în afară de dimensiune, masă şi orbită”, a precizat Cayman Unterborn, exogeolog la Universitatea de Stat din Arizona. Miezul incandescent creeează şi susţine câmpul magnetic care protejează atmosfera fragilă a Terrei de vântul solar. Mişcarea plăcilor tectonice ajută la menţinerea temperaturilor globale, prin circularea dioxidului de carbon între roci şi atmosferă. Aşadar, determinarea habitabilităţii unei planete necesită mult mai mulţi factori.

De asemenea, studiile precum cel menţionat mai sus, de analizare a modului de comportare al bridgmanitului ajută la „separarea bobului de neghină” sau de prioritizare a planetelor care prezintă anumite caracteristici care ar putea ajuta la susţinerea vieţii aşa cum o cunoaştem.

„Este ca şi cum ai ajunge la o scenă a unei crime cu foarte puţine dovezi”

Totuşi, domeniul geologiei se confruntă cu o serie de provocări chiar şi aici pe Terra, spre exemplu, activitatea tectonică. „Este o descoperire fundamentală care a schimbat geologia”, a precizat Richard Carlson, geochimist la Institutul Carnegie. „Dar nu ştim de ce funcţionează în acest mod”. Mai mult decât atât, determinarea geologiei unei exoplanete este dificilă, mai ales în condiţiile în care planetele sunt rar observate în mod direct – şi, atunci, planeta ar fi de dimensiunea unui singur pixel dintr-o imagine.

Chiar şi dovezi indirecte a activităţii geologice poate da cercetătorilor o imagine mai bună a acestor lumi îndepărtate. „Este ca şi cum ai ajunge la o scenă a unei crime cu foarte puţine dovezi”, a precizat Sara Seager, astrofizician la Institutul de Tehnologie Massachusetts.

Super-Pământurile, de un interes special pentru savanţi

Cele mai interesante ţinte pentru această ştiinţă au fost super-Pământurile. Planetele au o masă chiar şi de 10 ori mai mare ca cea a Terrei şi sunt des întâlnite în galaxie.

O astfel de planetă este 55 Cancri e, observată prima dată în 2004, iar observaţiile din 2011 au arătat că aceata are o rază de două ori mai mare ca cea a Pământului şi o masă de opt ori mai mare, cu o densitate medie puţin mai mare decât cea a Pământului. Dacă 55 Cancri e ar fi avut un miez de fier şi o manta de siliciu, precum Terra, ar trebui să fi fost mult mai masivă, având în vedere dimensiunea.

Un ocean care să acopere planeta ar fi explicat masa şi densitatea acesteia, dar 55 Cancri e este mult prea fierbinte pentru a putea avea apă lichidă, având temperaturi în timpul zilei de peste 2.000 de grade Celsius.

Un studiu din 2012, condus de Nikku Madhusudhan, astronom la Universitatea Yale din New Haven, Connecticut, a ajuns la concluzia că exoplaneta are o concentraţie mai mare de carbon, întrucât şi steaua sa are în componenţă un nivel mai mare din acest element. Introducerea cantităţii de carbon a putut explica dimensiunea razei şi masa exoplanetei.

Această lume ar fi într-adevăr extrem de străină şi bizară. Crusta ar fi formată din grafit, iar în interior, presiunile ar fi dus la formarea diamantului. Desigur, această idee este ceva mai mult decât o simplă speculaţie, fiind nevoie de studii mai detaliate.

Exogeologii încearcă să rezolve aşadar modul în care aceste lumi îndepărtate se formează şi evoluează. Trebuie să ştie ce minerale se formează, când se topesc şi cum densitatea lor se schimbă odată cu variaţia presiunii şi a temperaturii. Aceste date pot fi folosite pentru a simula modul în care o planetă se dezvoltă de la o minge omogenă la o structură stratificată, care duce la formarea mineralelor, pe măsură ce temperaturile scad.

Raportul dintre anumite elemente este esenţial în stabilirea unor planete-ţintă pentru viitoarele sau posibilele călătorii spaţiale

Întrucât nu se poate ajunge fizic la aceste planete, cercetătorii creează obiecte sau roci sintetice pe care le supun la temperaturi şi presiuni pentru a simula miezul exoplanetelor. Tehnica este inspirată de la studiile care urmăresc să analizeze interiorul Pământului, suspunând diverse roci la presiuni şi temperaturi înalte în laborator.

Un element de interes este desigur carbonul, menţionat în cazul de mai sus, dar şi altele precum magneziul, siliciul sau fierul, cele trei elemente care ar forma structura, influenţând modul în care căldura circulă în manta şi dimeniunea relativă a miezului planetei. De asemenea, compoziţia poate oferi unele indicii cu privire la prezenţa plăcilor tectonice şi a câmpului magnetic global.

Cantitatea relativă a acestor elemente variază extrem de mult în stele. Soarele nostru are un atom de magneziu pentru fiecare atom de silicu; în altele, raportul variază de la 0,5 la 2. Diferenţele acestea pot afecta drastic geologia.

Rocile bogate în magneziu pot fi mai moi decât cele care conţin siliciu, astfel o lume bogată în magneziu ar fi una foarte noroioasă. De asemenea, aceasta ar avea rezerve de magmă mai consistente, deci probabil şi erupţii vulcanice mai violente.

Chiar şi în urma acestor cunoaşteri şi în urma determinării compoziţiei chimice şi raporturilor dintre elemente ale unei planete, cercetătorii nu pot susţine cu foarte multe argumente că o planetă poate într-adevăr să susţină viaţa. În ultimă instanţă, este nevoie de o călătorie până în acel loc pentru a vedea cu exactitate ce se întâmplă atât la surpafaţa, cât şi în interiorul planetei. Până atunci, aceste informaţii sunt vitale pentru stabilirea unor viitoare destinaţii: cei mai buni candidaţi pentru titlul de „a doua Terra”.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Care sunt şansele să găsim viaţă extraterestră? Ecuaţia Drake are un răspuns la această întrebare

Planeta morţii: astronomii au găsit o exoplanetă care este alcătuită aproape în totalitate din monoxid de carbon

Cercetătorii au descoperit o exoplanetă extrem de stranie şi întunecată: este atât de neagră încât absoarbe aproape toată lumina primită de la steaua sa

O exoplanetă relativ aproape de noi poate avea atmosferă asemănătoare Pământului