Далекие скалистые планеты могут иметь экзотические химические составы, которые не похожи на земные

Обломки белых карликовых звезд позволяют заглянуть внутрь миров, которые когда-то вращались вокруг них.

Если настоящий капитан Кирк когда-нибудь отправится к другим звездам в поисках скалистых планет, подобных нашей, он может найти множество странных новых миров, внутренности которых на самом деле не имеют никакого сходства с земными.

Небольшое количество тяжелых элементов, разбрызганных на 23 белых карликовых звездах, говорит о том, что большинство скалистых планет, которые когда-то вращались вокруг звезд, имели необычный химический состав, сообщают исследователи онлайн 2 ноября в Nature Communications. Элементы, предположительно обломки разрушенных миров, дают возможность взглянуть на мантии планет, область между их корой и ядром.

“Эти планеты могут быть просто совершенно чуждыми тому, о чем мы привыкли думать”, — говорит геолог Кит Путирка из Калифорнийского государственного университета во Фресно.

Но вывод о том, из чего была сделана давно исчезнувшая планета, из того, что она оставила, чреват трудностями, предупреждает планетолог из Калифорнийского технологического института Дэвид Стивенсон. Скалистые миры за пределами Солнечной системы могут иметь экзотический химический состав, говорит он.

После того, как звезда, подобная солнцу, расширяется в красную гигантскую звезду, она в конечном счете сдувает свою атмосферу, оставляя после себя свое маленькое плотное ядро, которое становится белым карликом. Большая гравитация этой звезды притягивает тяжелые химические элементы в ее недра, поэтому большинство белых карликов имеют нетронутую поверхность из водорода и гелия.

Но более четверти этих звезд имеют поверхности с более тяжелыми элементами, такими как кремний и железо, предположительно с планет, которые когда-то вращались вокруг звезды и встретились со своими концами, когда она превратилась в красного гиганта (SN: 8/15/11). Тяжелые элементы на этих белых карликах еще не успели погрузиться под поверхность звезды.

По этой причине Сийи Сюй, астроном обсерватории Джемини в Хило, Гавайи, долгое время изучал белых карликов. Потом она встретила Путирку. Потому что он геолог“, — он сказал: ‘О! Мы можем взглянуть на эту проблему с новой точки зрения», — говорит Сюй.

Сюй измерял содержание химических элементов, разбросанных по белым карликам, изучая длины волн света, или спектры, испускаемые звездами. Путирка понял, что эти измерения могут указать, какие породы и минералы составляли мантию разрушенных планет, которые составляют основную часть породы небольшой планеты, потому что разные породы и минералы содержат разные химические элементы.

Исследуя белые карлики в пределах 650 световых лет от Солнца, Путирка и Сюй пришли к поразительному выводу о разорванных на части скалистых планетах. Вопреки общепринятому мнению, большинство их планетных мантий не походили на мантии скалистых планет Солнца — Меркурия, Венеры, Земли и Марса, говорят исследователи.

Например, у некоторых белых карликов много кремния. Это говорит о том, что в мантиях их планет был кварц — минерал, который в чистом виде состоит исключительно из кремния и кислорода. Но в мантии Земли мало кварца, если таковой вообще имеется. Планета с богатой кварцем мантией, вероятно, сильно отличалась бы от Земли, говорит Путирка.

Такие экзотические минеральные составы могут влиять, например, на извержения вулканов, дрейф континентов и долю поверхности планеты, состоящей из океанов по сравнению с континентами. И все эти явления могут повлиять на развитие жизни.

Стивенсон, однако, скептически относится к новому открытию. Когда вы измеряете элементный состав “загрязненного белого карлика”, он говорит: “Вы не знаете, как связать эти цифры с тем, с чего вы начали”.

Отчасти это связано с тем, что разрушение скалистых миров вокруг солнцеподобных звезд является сложным, говорит Стивенсон. Планеты сначала взрываются ярким светом красного гиганта. Затем они могут быть поглощены расширяющейся атмосферой звезды и даже могут врезаться в другую планету.

Каждое из этих травмирующих событий может изменить состав элементов планеты, а также, возможно, направить некоторые элементы к белому карлику раньше других. В результате остатки планет, которые оказываются на поверхности звезды в один момент времени, могут не отражать начальный состав мира.

Сюй соглашается с тем, что астрономы точно не знают, как происходит распад или какие элементы попадают на белый карлик. Будущие теоретические исследования могли бы дать представление об этом вопросе, говорит она.

Она также отмечает, что астрономы обнаружили астероиды, распадающиеся вокруг белых карликов, которые открывают небольшое окно в реальный процесс распада. И будущие наблюдения за этими белыми карликами, по ее словам, могут помочь выявить любые изменения в элементном составе с течением времени.

Перевод с сайта: sciencenews.org