Z czego zbudowane są planety

Astronomowie z Uniwersytetu w Zurychu przeanalizowali skład i strukturę odległych egzoplanet, przy użyciu narzędzi statystycznych. Dzięki analizie stwierdzili, czy badane planety są podobne do Ziemi, składają się ze skał, czy też są wodnymi światami.

Naukowcy od lat poszukują w kosmosie planet podobnych do Ziemi. Wiedza o pozasłonecznych układach planetarnych wciąż rośnie, w miarę jak nowe technologie pozwalają badać Wszechświat coraz dalej i dokładniej. Do tej pory odkryto już około 4 tys. planet spoza Układu Słonecznego. Wielkość i wagę tych egzoplanet można wykorzystać do określenia ich średniej gęstości, jednak nie do podania ich dokładnego składu chemicznego i struktury. Przez co nie można dokładnie stwierdzić jak one tak naprawdę wyglądają.

Badacze z Uniwersytetu w Zurychu wykorzystali bazy danych i narzędzia statystyczne do scharakteryzowania egzoplanet i ich atmosfer. Egzoplanety są dość powszechnymi ciałami niebieskimi i otoczone są lotną warstwą wodoru i helu. Jednak wcześniej bezpośrednio zmierzone dane nie pozwalały badaczom na określenie dokładnej struktury, ponieważ planety zbudowane z innych składowych mogły mieć podobną masę i wielkość. Oprócz dokładności danych dotyczących masy i promienia, zespół badawczy zbadał również zakładaną strukturę wewnętrzną, temperaturę i promieniowanie odbite 83 planet, których masy i promienie są dobrze określone.

„Wykorzystaliśmy analizę statystyczną do ustalenia limitów możliwych składów. Korzystając z bazy danych wykrytych egzoplanet, odkryliśmy, że każda teoretyczna struktura planetarna ma promień progowy, promień planety, powyżej którego nie istnieją planety o tym składzie” – wyjaśnia Michael Lozovsky. Ilość pierwiastków w warstwie gazowej, które są cięższe od helu, procentowa zawartość wodoru i helu, a także rozkład pierwiastków w atmosferze są ważnymi czynnikami w określaniu promienia progowego.

Naukowcy odkryli, że planety o promieniu do 1,4 razy większym od Ziemi (6 371 kilometrów) mogą mieć skład podobny do Ziemi. Planety o promieniu powyżej tego progu mają większy udział krzemianów lub innych lekkich pierwiastków. Większość planet o promieniu powyżej 1,6 promienia Ziemi musi mieć warstwę gazu wodorowo-helowego lub wody, oprócz skalistego jądra. Planety z promieniem większym niż 2,6 promienia Ziemi nie mogą być światami wodnymi, a zatem mogą być otoczone atmosferą. Astronomowie zakładają, że planety o promieniu większym niż cztery promienie Ziemi, są planetami gazowymi i składają się w co najmniej 10 procentach z wodoru i helu, podobnie jak Uran i Neptun.

Wyniki badania zapewniają nowy wgląd w rozwój i różnorodność planet. Jeden szczególnie interesujący próg dotyczy różnicy między dużymi planetami skalistymi (super-Ziemiami) a małymi, gazowymi planetami (mini-Neptunami). Według naukowców próg ten leży w promieniu trzykrotnie większym od promienia Ziemi. Poniżej tego progu możliwe jest zatem znalezienie planet podobnych do Ziemi.

Emil Gołoś