Земля не уникальная: древние звезды проливают свет на возможность существования землеподобных планет

Согласно результатам нового исследования ученых Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), опубликованного 18 октября в журнале Science, во Вселенной существует достаточно много землеподобных планет.

«Мы только что повысили вероятность того, что многие каменистые планеты похожи на Землю, а во Вселенной существует очень большое количество таких каменистых планет», – рассказал один из авторов исследования, профессор геохимии и космохимии Эдвард Янг (Edward Young).

Команда ученых под руководством Александра Дойля (Alexander Doyle) разработала новый метод, позволяющий производить детальный анализ геохимии планет за пределами Солнечной системы. Это стало возможным при помощи анализа элементов осколков астероидов или фрагментов каменистых планет, двигающихся по орбите звезд-белых карликов.

«Мы изучаем геохимию по осколкам других звезд», – объясняет Янг.

«Исследовать состав планет за пределами нашей Солнечной системы очень сложно, – говорит еще один автор исследования, профессор астрофизики и планетоведения Хильке Шлихтинг (Hilke Schlichting), – для определения геохимии горных пород планет за пределами Солнечной системы мы использовали единственно возможный метод – метод, который мы открыли».

Звезды-белые карлики представляют собой плотные, выгоревшие остатки обычных звезд. Их сильная гравитация притягивает тяжелые элементы наподобие углерода, кислорода и азота в самые недра, где эти тяжелые элементы невозможно обнаружить при помощи телескопа. Самый близкий белый карлик, который исследовали ученые, удален от Земли на расстояние 200 световых лет, а самый дальний – на 665 световых лет.

«Наблюдая за белыми карликами и элементами, присутствующими в их атмосфере, мы изучаем элементы, присутствующие в объектах, находящихся на орбите белого карлика», – объясняет Дойль.

По его словам, мощная сила притяжения белых карликов разрывает находящиеся на их орбите астероиды или фрагменты планет, и этот материал падает на поверхность белого карлика.

«Наблюдать за белым карликом – то же самое, что делать вскрытие содержимого проглоченного им в своей звездной системе».

Проанализированные учеными данные были собраны при помощи телескопов, большая часть которых находится в обсерватории Кека на острове Гавайи.

«(…) Я ожидал увидеть на них водород и гелий, – рассказывает Дойль, – однако я вижу и другие элементы, такие как кремний, магний, углерод и кислород – материалы,  которые попали на белые карлики с находящихся на их орбитах небесных тел».

Когда железо окисляется, оно делится электронами с кислородом, формируя химическую связь.

«Этот процесс называется окислением, и его можно наблюдать, когда ржавеет металл, – говорит Дойль, –  кислород забирает электроны у металла, производя вместо железа его оксид. Мы вычислили количество оксидированного железа в осколках, упавших на белый карлик.».

Горные породы на Земле, Марсе и других планетах Солнечной системы имеют сходный химический состав и содержат удивительно высокий уровень оксидированного железа. Ученые считают, что окисление каменистой планеты может оказывать существенное влияние на ее атмосферу, ядро и вид горных пород, возникающих на ее поверхности.

«Все происходящие на поверхности Земли процессы в конечном итоге берут начало от состояния окисления, – говорит Янг, – наличие океанов и всех необходимых для жизни элементов началось с окисления планеты. Химией управляют камни».

До недавних пор ученые не могли определить, является ли химический состав каменистых экзопланет аналогичным или отличным от Земли. Насколько похожи изученные командой UCLA осколки на горные породы Земли и Марса?

Земля не уникальная: древние звезды проливают свет на возможность существования землеподобных планет

«Очень похожи, – говорит Дойль, – в отношении оксидированного железа они такие же, как скалы на Земле или Марсе. Мы пришли к выводу, что эти породы везде одинаковы и имеют очень схожую геофизику и геохимию».

«Это дает основание предполагать наличие во Вселенной планет, подобных Земле».

Ученые изучили шесть наиболее распространенных элементов в составе горных пород: железо, кислород, кремний, магний, кальций и алюминий, используя для этого математические вычисления и формулы.

«Мы можем определить геохимический состав этих горных пород математически  и сравнить его с составом пород на Земле и Марсе, – рассказывает Дойль, – понимание состава очень важно, поскольку они открывают нам геохимию и геофизику планеты».

Земля не уникальная: древние звезды проливают свет на возможность существования землеподобных планет

«Если горные породы на других планетах обладают уровнем окисления, подобным существующему на Земле, можно сделать вывод, что такие планеты имеют аналогичную тектонику платформ и  потенциал для магнитных полей, а ведь именно эти составляющие считаются ключевыми компонентами для существования жизни, – объясняет Шлихтинг, – исследование демонстрирует серьезный прорыв в возможности изучения объектов за пределами Солнечной системы и означает большую вероятность существования аналогов Земли.

Источник