Star Ships: New Science Cruises bieten unber├╝hrte kosmische Ansichten

GRAPEVINE, Texas - Die Erdoberfläche verändert sich ständig, und tektonische Platten stoßen zusammen, um Erdbeben und Vulkane zu verursachen, Berge zu wachsen und Elemente aufzufüllen und neu zu verteilen - und diese dynamische Umgebung hilft dem Leben, gedeihen zu können. Aber mit einem etwas anderen Verhältnis von Elementen in der Sonne hätte der Planet viel weniger nachsichtig sein können.

Planeten bestehen meist aus den gleichen Stoffen wie ihre Sterne, und Forscher haben diese Tatsache benutzt, um zwei sehr unterschiedliche Gesteins-Planeten zu simulieren: einen, dessen oberer Mantel hauptsächlich das Mineral Olivin ist, wie der der Erde, und einen mit einem steifen oberen Mantel aus Granat.

Laut Johanna Teske, einer Forscherin an der Carnegie Institution for Science, ist das Verständnis der Zusammensetzung eines Planeten der Schlüssel zur Beurteilung, wie erdähnlich es sein könnte - wie wahrscheinlich es ist, Plattentektonik oder ein schützendes Magnetfeld zu haben. [Die seltsamsten fremden Planeten, die wir kennen]

"Messungen mit ganzen Sternen können ziemlich genau auf jedem Stern durchgeführt werden, von dem wir wissen, dass er einen Planeten hat, und diese helfen uns dabei, die ursprünglichen planetenbildenden Bestandteile zu beschränken", sagte Teske und präsentierte das neue Werk am Donnerstag (5. Januar) hier am 229 Treffen der American Astronomical Society. "Die Zusammensetzung eines Planeten steuert, welche Art von Atmosphäre es hat und ob es ein Klima hat, Wolken, die wiederum von Tektonik auf einem Planeten beeinflusst und beeinflusst werden."

Um die Nützlichkeit der Verwendung der Zusammensetzung des Sterns zur Bewertung des Planeten zu beweisen, nahm Teskes Gruppe als Beispiel zwei verschiedene Sterne, deren Spektren und daher ihre Zusammensetzung durch den Sloan Digital Sky Survey (SDSS) - Kepler 102 gemessen wurden mehr Erdähnliches Verhältnis von Magnesium zu Silizium (und bekannt, felsige Planeten zu haben), und Kepler 407, dessen Verhältnis ungefähr zwei Drittel weniger als die Sonne ist.

Cayman Unterborn, ein Geophysiker und Projektmitarbeiter an der Arizona State University, simuliert die Bildung von felsigen Planeten um diese Sterne, um zu sehen, wie sie aussehen könnten. Die Forscher fanden heraus, dass selbst der kleine Unterschied im Verhältnis zwischen den beiden Elementen einen drastischen Effekt auf die felsigen Welten hatte, die jeden Stern umkreisten.

"Beide Planeten haben einen flüssigen Eisenkern und dann eine Schicht von Bridgmanit direkt nach dem Kern, aber dann ist die Zusammensetzung des oberen Mantels sehr unterschiedlich", sagte Teske.

Der erste Planet hatte einen oberen Mantel aus einer Art von grünem kristallinem Mineral, genannt Olivin, das weich genug ist, um zu fließen und den darüber ruhenden Platten Bewegung und Kollision zu ermöglichen, und der zweite hatte einen äußeren Kern aus dem weniger flexiblen Mineralgranat.

"Sie können in [dem Planeten, der sich um Kepler 407 gebildet hat] sehen, dass es diese rote Schicht aus Granat gibt, von der wir glauben, dass sie eine Plattentektonik auf einem Planeten um diesen Stern verhindern oder unmöglich machen würde."

Der erste, mit anderen Worten, ist ein potentiell erdähnlicher felsiger Planet, während der zweite wahrscheinlich viel steifer und bewegungsloser ist. Diese Art der Berechnung im Voraus, basierend nur auf der Zusammensetzung der Sterne, kann die Forscher besser bestimmen lassen, welche erdähnlich sein könnten und weitere Untersuchungen mit Observatorien der nächsten Generation, wie dem James Webb Space Telescope, wert sind, sagte Teske.

Die Forscher überprüften auch den Modellierungsprozess, indem sie die Bildung eines felsigen Planeten um die Sonne simulierten - sie fanden heraus, dass er sehr genau die Zusammensetzung der Erde widerspiegelte. Um die Forschung weiter voranzutreiben, charakterisiert das Team potenzielle Planeten um eine Anzahl anderer Sterne, die von SDSS gemessen werden, die bekannte Gesteinsplaneten beherbergen und die vorhergesagte Dichte der Planeten und Kernmassen aufzeichnen. Dies sind Werte, die später durch andere Messungen verifiziert werden können.

"Ich denke, das ist wirklich aufregende Arbeit - wir kombinieren Astronomie und Geologie und Geophysik", fügte Teske hinzu. "Die Häufigkeiten von Host-Sternen aus APOGEE [eine SDSS-Studie] und SDSS geben uns wirklich eine wichtige Einschränkung für die inneren Zusammensetzungen von Exoplaneten ... die man von anderen Beobachtungen wirklich nicht bekommen kann."