Точно както хората и всички други живи организми съществуват в множество различни форми благодарение на генетичния си строеж, така има различни типове планети поради химичните процеси, протичащи в облаците прах, заобикалящи новородените звезди.
Изглежда, че природата има склонност към образуване на екзопланети — това са планетите извън Слънчевата ни система. През последните 20 години учените осъзнаха, че екзопланетите са далеч по-разпространени в нашето кътче от космоса и във вселената изобщо, отколкото се е смятало по-рано.
За да задълбочим разбирането си за образуването на планетите, учените трябва да намерят и наблюдават образуването на голям брой такива системи. Наблюдението на еволюцията на дадена планета в реално време обаче би отнело милиони години. Вместо това астрономите надникват в определени области от космоса, сглобяват в едно като пъзел различните следи, които намират, и симулират резултатите в лабораторията.
Най-широко приетият модел за образуване на планетите, известен като небуларната хипотеза, започва с въртящ се диск от газ и прах — остатъчен материал от раждането на близка звезда. В даден момент гравитацията побеждава налягането, поддържащо космическия прах, който след това започва да се върти, като бързо се разпада от собствената си гравитация.
Така се усилва всяко малко въртене, много подобно на начина, по който състезател по фигурно пързаляне се върти все по-бързо, като прибира ръцете си. Това е причина за образуването на протопланетарен диск, заобикалящ младата звезда, който след това се превръща в контейнер за образуването на планетарна система.
Въпреки че астрономите вече познават добре начина на възникване на планетите, точните химични процеси, които се развиват при формирането на нов свят, продължават да им се изплъзват.
Откъде изникват планетите?
Астрономите, които изучават процесите, протичащи около формирането на звезди и планети, са установили, че областите на възникване на планети имат сложен химичен състав.
„Открихме големи органични молекули, които биха могли евентуално да бъдат градивните елементи за живот в областите, в които около млади звезди се образуват планети“, казва Йес Кристиан Йоргенсен, ръководител на изследователския екип S4F.
С помощта на телескопа ALMA (Atacama Large Millimetre Array — комплекс от радиотелескопи в пустинята Атакама) в Чили, учените идентифицираха конкретните дължини на вълните на светлина, излъчвана от молекули. Те установиха, че в плътни студени области, където облакът от прах се свива в звезда, на повърхността на малки частици прах се образуват молекули. Ледът, който се намира в тези студени области, е причина за замръзването и слепването им, при което се образуват по-сложни видове органични молекули.
„Открихме, че органичното съдържание, което може да се наблюдава в комети в Слънчевата ни система днес, вероятно е възникнало преди 4,5 милиарда години, когато Слънчевата система е била в най-ранните стадии от еволюцията си“, разкрива Йоргенсен.
Това означава, че значителна част от химичните процеси, протичащи в най-ранните стадии на образуване на звезди, е наследена от протопланетарния диск — въртящ се диск от плътен газ, обгръщащ млада новообразувана звезда и телата, образувани в нея. „Силно ни изненада степента на наследяване“, коментира Йоргенсен. Интересното е, че същият органичен състав бе открит и в други области на галактиката, където физическите условия се различават значително.
„През следващите 5 — 10 години ще започнем работата по подробното описване на атмосферите, за да открием каква е връзката между химичният им състав и материала, присъстващ върху планетите, които наблюдаваме днес. Това ще ни помогне също да определим дали Слънчевата система е единствена и дали другаде във вселената може да възникне живот“, обяснява Йоргенсен.
Ключът е в Луната
Въпреки че повечето учени вярват, че екзопланетите с размера на Земята са се образували постепенно в продължение на милиони години от маса от газ и прах, много от протичащите процеси не са добре разбрани.
Възможно е някои от отговорите да дойдат от нашата собствена Луна. В проведено неотдавна изследване учените са установили, че тя е преминала през стопяване и изпаряване, което обяснява защо важни химични елементи, известни като летливи, са намалели значително.
„Летливите елементи играят главна роля в земеподобните планети, включително способността им да развиват и задържат живот и геохимичните свойства, които правят всяка от тях уникална“, казва Фредерик Моание, професор в Institut de Physique du globe de Paris към Парижкия университет.
Моание и екипът му в проекта PRISTINE са измерили концентрацията на изотопи — различните форми на един и същ елемент — за летливи елементи като цинк, мед, галий, рубидий и калий, които присъстват в много по-малки количества на Луната в сравнение със Земята.
Тези отклонения в концентрациите на елементите могат да хвърлят повече светлина върху начина, по който се е образувала системата Земя — Луна, но точният механизъм е обект на продължаващ дебат. Изследванията все още не са обяснили механизма на намаляване на определени летливи елементи на Земята и Луната, както и прекаленото изобилие на други — досега.
Изглежда, че когато Луната се е формирала за пръв път, тя е била почти напълно разтопена и обикаляща в орбита много близо до Земята. Изследванията на екипа показват за пръв път, че по време на това разтопено състояние е настъпило изпарение на летливи елементи в „планетарен мащаб“.
„Това състояние на напълно разтопен небесен обект се нарича „магмен океан“. Показахме, че летливите елементи се изпаряват през този стадий. Загубата на летливи елементи чрез изпаряване от магмения океан вече е новият модел за обяснение на образуването и състава на Луната и планетите“, казва Моание.
Нови приложения извън астрономията
Несъмнено вълнуващи времена очакват учените, изучаващи сложните химични процеси, които са оформили нашия космос. По-нататъшното моделиране и експериментиране в лабораторията ще разкрият по-добре как определени фактори, като температурата, налягането и първоначалният химичен състав на планетата, се отразяват на скоростта на изпарение на летливите елементи.
Изследванията на Моание имат по-широки последици и в други области. Използваните от него техники за изучаване на образуването на планетите вече се прилагат към начините, по които човешкото тяло обработва определени метали.
„Осъзнахме, че промените в изотопния състав на елементи като цинка и медта могат да служат като биомаркери за диагностициране на състояния, като например болестта на Алцхаймер, която засяга баланса на металите в тялото. Участваме в разработването на нова специалност, наречена „изотопна металомика“, при която се измерва съставът на стабилните изотопи в човешкото тяло“, казва в заключение Моание.
Изследването в тази статия е финансирано от ЕС. Тя е публикувана първоначално в Horizon, списанието за научни изследвания и иновации на ЕС.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари