Egy kutatócsoport egy különleges katalógus készítésébe kezdett bele, amelyben lejegyzik a Föld forró köpenyében található bazaltos kőzetanyagok színképének jellemzőit. Ennek segítségével a későbbiekben megvizsgálhatjuk a Naprendszeren kívül keringő exobolygók kémiai összetételét, sőt, bizonyítékot szerezhetünk a víz jelenlétére is.

A Föld olvadt köpenyében bazaltos kőzetek keletkeznek. Ez a szürkésfekete, vulkáni eredetű kőzet pedig nem csak anyabolygónkon, hanem mindenütt jelen van a Naprendszerben, éppen ezért vizsgálatával betekintést nyerhetünk az adott égitestek geológiai történetébe.

Annak idején például a Mars olvadt köpenyében is bazaltos kőzetek keletkeztek, ám ha nem megyünk ilyen messzire, az is egy ismert tény, hogy Holdunk anyaga is jórészt bazaltos. Korábbi kutatások során azt is kimutatták, hogy a legtöbb exobolygó köpenye bazaltos összetételű, és ez nem csak a Naprendszerre, hanem a galaxisban megtalálható többi csillagrendszerre is igaz.

A kutatók éppen ezért fontosnak tartják a földi bazalt még részletesebb vizsgálatát, hogy annak segítségével képesek legyenek meghatározni a James Webb-űrtávcső által észlelt exobolygók pontos kémiai összetételét. Ez a kutatás minden eddigiektől eltérő perspektívából vizsgálja az exobolygókat, így talán nem meglepő, hogy az eredményekről készített tanulmány az igen nívós, Nature Astronomy című szaklapban jelent meg.

A spektrális katalógus létrehozásának első lépéseként a kutatók igyekeznek fényt deríteni arra, hogy az ásványok miként őrzik meg fizikai és kémiai tulajdonságaikban a velük megtörtént folyamatokat. A következő lépés során a csoport tizenötféle bazaltos kőzet spektrális tulajdonságait vizsgálta meg olyan módon, hogy tekintettel voltak a James Webb-űrtávcső infravörös műszereinek érzékenységére.

Miután egy kőzetbolygó köpenyében lévő bazaltos olvadék vulkánkitörés formájában a felszínre tör, egy idő után megszilárdul, és lávát alkot. Ez a kőzetforma kölcsönhatásba léphet a vízzel, amelynek során újfajta ásványok, úgynevezett vizes szilikátok alakulnak ki (például amfibol, vagy szerpentin). Ezek az ásványok pedig könnyedén észrevehetők a James Webb-űrtávcső által készített infravörös színképekben.

A különféle bazaltos kőzetek részletes vizsgálatával a kutatók képesek megállapítani azt is, hogy az adott kőzetanyag valaha is kölcsönhatásba lépett-e a vízzel. Ennek segítségével tehát megtudhatjuk azt, hogy egy adott exobolygó felszínén jelen van-e, avagy a története során jelen lehetett-e a folyékony halmazállapotú víz.

Fantáziakép egy vizes felszínű bolygóról. (Forrás: CC0 Public Domain.)

A víz jelenlétének bizonyítása azonban még ezek ismeretében sem lesz egyszerű: ahhoz, hogy az adott esetben több fényévre lévő exobolygórendszerekben lévő vizet kimutathassa a James Webb-űrtávcső, akár 100 órás expozícióra is szükség lehet, nem is beszélve az adatfeldolgozásról, amely szintén időigényes feladatnak bizonyulhat.

A kutatócsoport egy tőlünk 48 fényévnyi távolságban lévő szuperföld, az LHS 3844b spektrumának modellezésével tesztelte az újonnan kialakított módszert. Mivel az objektumot még nem vizsgálta a James Webb-űrtávcső, a tudósok szimuláció segítségével létrehozták az exobolygó lehetséges színképét.

A kőzet exobolygók felszínéről alkotott képünk a legtöbbször egy-egy mérésre épül, így a meghatározott kémiai összetétel is nagy bizonytalansággal terhelt, ám a James Webb-űrtávcső felülmúlja majd őseit ebből a szempontból: részletesebben, többször, és több ideig vizsgálhatja majd a kiszemelt exobolygókat.

A földi kőzetformáló jelenségek vizsgálata pedig rávilágít arra, hogy a bolygónkon lejátszódó geológiai folyamatok milyen sokféle bazaltos kőzetet képesek létrehozni. Ezek, illetve az exobolygók kémiai összetételének mélyebb megismerése segíthet abban, hogy minden eddiginél pontosabb képet alkothassunk a Naprendszerünkön kívüli bolygók felszínének történelméről. Ezáltal pedig közelebb kerülhetünk minden idők legizgalmasabb csillagászati rejtélyének megoldásához: vajon jelen lehet az általunk ismert élet kialakulásához elengedhetetlenül szükséges víz egy adott bolygó felszínén?

A cikk forrása: https://phys.org/news/2024-11-scientists-library-exoplanet.html