Инфографика на метана, открит от телескопа James Webb. Снимка: NASA
Най-новото изображение от космическия телескоп Джеймс Уеб разкрива спектри, характерни за атмосфера, съдържаща газ метан и водни пари на екзопланетата WASP-80 b, съобщиха от NASA.
Към днешна дата водни пари са открити на повече от дузина планети, но метан (молекула, намираща се в изобилие в атмосферите на Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун в Слънчевата система) не е откриван на екзопланети, изследвани с пространствена спектроскопия.
„Идентифицирахме тази неуловима молекула, което ни дава възможност за създаването на точен модел за раждането, растежа и еволюцията на планетата“, каза Тейлър Бел от Bay Area Environmental Research Institute (BAERI).
Учените добавят, че „чрез установяване на количеството метан и вода на планетата, можете да се разбере съотношението между въглеродните и кислородните атоми. Това съотношение е различно, в зависимост от това къде и кога са се формирали планетите. Следователно, съотношението въглерод/кислород е индикатор дали планетата се е формирала близо до своята звезда или по-далеч от нея“.
С температура от около 552°C (около 1025°F), WASP-80 b е това, което учените наричат „топъл Юпитер“ – планети, подобни по размер и маса на Юпитер, но с по-висока температура.
WASP-80 b се намира на 163 светлинни години от Земята, в съзвездието Орел и прави пълна обиколка около звездата си за 3 дни. Тъй като екзопланетата е много близко до звездата си, която, от своя страна, е доста отдалечена от Земята, е невъзможно да бъде видяна дори и с най-модерните телескопи.
Съвременните астрономи търсят екзопланети чрез метода на транзитната фотометрия, основан на наблюденията върху преминаването на планетата на фона на звезда. Методът позволява да се определят размерите, а в комбинация с метода на Доплер – и плътността на планетите. Дава информация за наличието и състава на атмосферата.
НАСА има опит с изпращане на космически кораби до газовите гиганти в нашата Слънчева система за измерване на количеството метан и други молекули в техните атмосфери.
И сега, когато открихме същия газ на екзопланета, можем да започнем да правим сравнение между планетите от Слънчевата система и тези – извън нея.
Мултидисциплинарен екип от учени от САЩ, Китай и Обединеното кралство публикува в списание Nature проучване, идентифициращо две „аномални“ образувания в Земята, които вероятно са следи от сблъсъка, формирал Луната преди около 4,5 милиарда години .
Според тяхната хипотеза сблъсъкът между протопланета (планетарен ембрион) Тея и прото-Земята (Гея) преди около 4,5 милиарда години, е катаклизъм, който е оставил следи в земната мантия, видими и днес.
Луната се е образувала от фрагменти от сблъсъка, но много други фрагменти от Тея са останали дълбоко в мантията на Земята.
Учените установяват, че два големи региона на земната мантия (на около 2900 километра дълбочина) имат необичайно ниска сеизмична активност и са съставени от 2% до 3,5% по-плътна материя, отколкото заобикалящата ги мантия.
Тези два хетерогенни региона от мантията на Земята се простират на хиляди километри. Единият е под Африканската тектонска плоча, а другият – под Тихоокеанската тектонска плоча .
Учените предполагат, че плътната материя са фрагменти от мантията на Тея, които са останали дълбоко в прото-Земята след гигантския сблъсък, образувал Луната.
Енигмата на Луната
Доминиращата научна теория за формирането на нашия спътник предполага, че Луната е образувана след сблъсъка, преди 4,5 милиарда години, между ранната Земя (Гея) и протопланета с размерите на Марс, известна като Тея.
Компютърните симулации показват, че Луната се е образувала от отломки от Тея. А Гея, поради по-голямата си маса, е била само „леко замърсена“ от Тея.
Симулация на космическия кораб на НАСА Psyche, докато се приближава до астероид 16 Psyche / Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU
Автор: Хосеп М. Триго Родригес (Астрофизик)
Новата мисия на НАСА, Психея (Psyche), ще обикаля в орбита, ще картографира и изучава в детайли един от най-атрактивните космически обекти в съвременната астрология – металният астероид 16 Психея (16 Psyche).
Астероидите са метално-скалисти или метални космически обекти, които са трудни за наблюдение и изследване с телескоп от Земята. Поради отдалечеността и сравнително малкия размер с телескоп не можем да определим реалното им поведение. Следвайки орбитата си, астероидите обикалят около Слънцето и, преминавайки пред светлия му диск, можем да ги забележим като движещи се, тъмни, малки точки на фона на статичното Слънце. И именно затова мисиите до тях, с които да ги доближим и изследваме, са толкова важни.
Изборът за проучване точно на астероида 16 Психея не е случаен. 16 Психея е с диаметър около 200 км., богат е на метали, а вероятно и на други ресурси. По-важното, обаче е, че този астероид е планетарен ембрион (остатък от ядро на планета) и като такъв, може да ни даде доказателства за начина по-който са се образували и еволюирали планетите в ранната Слънчева система.
Планетарни ембриони
Има много бели страници в познанията ни за произхода и еволюцията на металните астероиди.
Ако хипотезите ни за възникването на Слънчевата система са правилни, в ранният ѝ стадии е имало десетки планетарни ембриони, от които само няколко са оцелели, за да образуват планетите от земната група*.
В ранните стадии на Слънчевата система големите планетарни тела са натрупвали радиоактивни изотопи като Al-26 и Fe-60. Тези изотопи прогресивно се разпадат (имат период на полуразпад от 0,7 милиона години), генерирайки топлина, която разтапя формиращата планетите материя. Тези процеси довеждат до вътрешно диференциране, при което тежките и плътни елементи, като металите, потъват през силикатната маса, образувайки метално ядро.
Знаем например, че ембрион с размерите на Марс се е сблъскал със Земята, резултатът от което е Луната. Планетарните ембриони се сблъскват с по-малки и по-големи космически тела в Слънчевата система. При сблъсъците ембрионите се разпадат на фрагменти, образувайки астероидния пояс между Марс и Юпитер. Смята се, че 16 Психея е един от тези метални астероиди.
Познанията за металните астероиди са важен елемент от планетарната ни защита. Някои от най-големите кратери по земната повърхност са издълбани от сблъсъци с метални астероиди. Те са устойчиви при проникването в атмосферата на Земята, навлизат в опасна близост и са в състояние да причинят много щети.
Мисията Heavy Metal
Преди няколко години група европейски астрофизици и планетарни учени, сред които и аз, се опитахме да убедим Европейската космическа агенция (ESA) да се ангажира с космическа мисия до метален астероид. Мисията носеше незабравимото име: Heavy Metal. Бяхме близо да осъществим първото посещение на метален астероид, но, след дълго умуване, ESA отхвърли проекта.
Сега мисията Psyche на NASA е на път да осъществи това, което ние пропуснахме.
Доказателства, че 16 Психея е планетарен ембрион
За да потвърдим, че 16 Психея е това, което предполагаме – планетарен ембрион – астероидът трябва да е запазил структурата си, такава, каквато е била в момента на неговото създаване.
Металните метеорити, паднали на Земята, са фрагменти от метални астероиди. Преминавайки през атмосферата, поради голямата си плътност, те губят много малка част от състава си (за разлика от другите метеорити) и запазват химическите си характеристики такива, каквито са по принцип. Така че, нашите познания за металните метеорити тук, на Земята, могат да ни подскажат какво да очакваме, когато стигнем до 16 Психея.
Поради многобройните сблъсъци с космически обекти, вероятно повърхността на Психея е покрита от кратери, а ядрото ѝ е силно намагнетизирано.
Съставът на метеоритите, паднали на Земята, ни дава представа от какво е изградена Психея.
Металните метеорити са сплави от желязо и никел в различни пропорции. При разрез ясно се виждат линиите Видманщетен**. Тези уникални кристални структури се генерират при скорост на охлаждане от около 1ºC на милион години. Това означава, че за да се охлажда толкова бавно, тази структура е фрагмент от достатъчно голямо планетарно ядро. Означава и още нещо: не може да бъде създаден в лаборатория.
Мисията Psyche
Мисията на NASA ще бъде огромен напредък в нашето разбиране за металните астероиди. Когато достигне целта си през 2029 г., Psyche ще изследва астероида в продължение на 26 месеца.
Магнитометърът на космическия апарат ще търси доказателства за палеомагнетизъм***. Съществуването на палеомагнетизъм би означавало, че астероидът е фрагмент от ядро на планетарно тяло.
Гама-лъчевият и неутронният спектрометър ще идентифицират химическите елементи, които го съставляват. Хиперспектрална камера ще заснема астероида, за да се установи минералния състав и топография на 16 Психея. А високата разделителна способност на изображенията ще позволи да се проучи детайлно повърхността му.
Телекомуникационните системи ще изследват гравитационното поле на астероида – взаимодействайки с 16 Психея, радиовълните от космическия кораб ще покажат, дали астероидът оказва влияние на орбитата му.
Определянето на масата, формата, ротацията и гравитационното поле на астероида ще ни позволи да разберем по-добре неговата повърхностната геологията и вътрешна структура.
Изследването на астероида 16 Психея ще революционизира нашето разбиране както за произхода и еволюцията на металните астероиди, така и за формирането на скалисти планети, включително Земята.
* Планети от земна група – това са планети, които са изградени предимно от силикатни скали. Те се различават съществено от газовите гиганти, които нямат твърда повърхност и са съставени главно от водород, хелий и вода в различни агрегатни състояния. Планетите от земната група имат приблизително една и съща структура: метално ядро и силикатна мантия. Релефът на повърхността им е от каньони, кратери, планини и вулкани. В Слънчевата система има четири планети от земната група: Меркурий, Венера, Земя и Марс. В ранните стадии на Слънчевата система вероятно е имало много повече такива планети, но те или са били изхвърлени от Слънчевата система, или са били погълнати от други планети.
** Линиите Видманщетен (Widmanstätten) – Видманщетеновата структура е фигури от дълги никел-железни кристали в железните метеорити. Видмащетеновата структура се получава при повече или по-малко фино срастване на камаситени и тенитени ленти (наричани ламели), които се пресичат една с друга под различни ъгли.
*** Палеомагнетизъм – това е изследване на записа на магнитното поле на материята. Този запис предоставя информация за поведението (посоката и интензитета) на магнитното поле назад във времето.
Годишните пръстени на дърветата крият интересни факти за миналото. Фосили от стволове на дървета, открити във Френските Алпи, съдържа доказателства за най-голямата позната ни слънчева буря, случила се преди 14 300 години.
Слънчева буря с подобни характеристики днес не би представлявала опасност за живота на Земята, но би била катастрофална за съвременните технологии. Генерираната топлина би унищожила телекомуникационните и сателитните системи, би причинила глобални прекъсвания на електрозахранването и, като цяло, би нанесла щети за милиарди долари в световен мащаб..
Това е така, защото загрявайки се, термосферата се разширява, нарушавайки аеродинамичната ефективност на сателитите, в резултат на което те могат да се сблъскат или да напуснат орбитите си.
Безпрецедентен радиовъглероден пик
Субфосилите (незавършено вкаменяване) на дърветата са открити на брега на река Друзе, близо до Гап (Франция). При анализа учените регистрират безпрецедентен радиовъглероден пик в миналото (преди 14 300 г.), причинен от най-голямата слънчева буря, идентифицирана досега. Резултатите от проучването на екипа от френски и британски учени са публикувани в списанието Philosophical Transactions на Кралското общество.
Сравнявайки дървесните пръстени, учените създават модел с информация за темпоралните промените на радиовъглерода и влиянието му за околната среда в миналото.
„Радиовъглеродът се генерира в горните слоеве на атмосферата чрез верига от реакции, провокирани от космическите лъчения“, казва един от авторите на изследването, Едуард Бард.
Девет бури за 15 000 години
Екстремните слънчеви активности създадат временни вихри от енергийни частици, които обаче, трансформирайки се във радиовъглеродна константа, могат да съществуват до една година.
Към днешна дата са регистрирани девет екстремни слънчеви бури, известни като Събития на Мияке, случили се през последните 15 000 години, като последните са от 993 г. и 774 г. Събитията на Мияке са слабо проучени, защото никога не са били наблюдавани пряко.
Моделът от пръстените на субфосилите идентифицира мощна слънчева буря, случила се преди 14 300 г., която е най-силната, позната ни досега и поне два пъти по-силна от последните две.
Полярни сияния, които карат птиците да пеят
Най-голямата, пряко наблюдавана слънчева буря, е Карингтън от 1859 г., която, без да е с мащабите на Мияке, прекъсва телеграфните комуникации и генерира ярко нощно сияние, при което птиците започват да пеят, обърквайки го с изгрева на слънцето.
Бурите Мияке могат да повредят електрическите трансформатори на Земята, прекъсвайки тока в продължение на месеци. Много от сателитите за комуникационни услуги ще бъдат повредени завинаги. За учените все още е загадка защо се случват подобни мощни слънчеви изригвания и как могат да бъдат предвидени. Ето защо е от първостепенно значение да опознаем и разберем процесите в недрата на нашето Слънце.
