سیاره‌های فراخورشیدی غنی از کربن می‌توانند مخازن عظیم الماس باشند

با بررسی بیشتر داده‌های مأموریت‌هایی مانند تلسکوپ فضایی هابل، TESS و کپلر (حتی پس از پایان فعالیت) ناسا، دانشمندان درک بهتری از سیاره‌های فراخورشیدی پیدا می‌کنند؛ اینکه از چه جنسی ساخته شده‌اند و آیا می‌توانند قابل سکونت باشند؟

در پژوهش تازه‌ای که در نشریه‌ی Planetary Science منتشر شده، گروهی از محققان دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه شیکاگو، دریافته‌اند که برخی از سیاره‌های فراخورشیدی غنی از کربن، می‌توانند از الماس و سیلیس ساخته شده باشند.

«هریسون آلن-ساتر» (Harrison Allen-Sutter) نویسنده‌ی اصلی دانشکده‌ی علوم زمین و فضای دانشگاه آریزونا، گفت: «این سیاره‌های فراخورشیدی شبیه هیچ چیز در منظومه‌ی شمسی نیستند.»

روند شکل‌گیری الماس در سیاره‌ی فراخورشیدی
Credit: Harrison/ASU

شکل‌گیری سیاره‌های فراخورشیدی الماسی

زمانی که ستارگان تشکیل می‌شوند، سیاره‌های هم از همان ابر گازی شکل می‌گیرند، بنابراین عمده‌ی ترکیبات آن‌ها مشابه است. یک ستاره با نسبت کربن به اکسیژن پایین، دارای سیاره‌هایی مانند زمین است که از سیلیکات‌ها و اکسیدهایی با الماسی بسیار کم (حدود ۰٫۰۰۱ زمین) تشکیل شده‌اند.

اما سیاره‌های فراخورشیدی در اطراف ستارگان با نسبت کربن به اکسیژن بالاتر از خورشید، احتمالا سرشار از کربن هستند. آلن-ساتر و همکارانش، «امیلی گارهارت» (Emily Garhart)، «کِرت لینن‌وبر» (Kurt Leinenweber) و «دَن شیم» (Dan Shim) از دانشگاه آریزونا به همراه «ویتالی پراکاپنکا» (Vitali Prakapenka) و «اران گرین‌بِرگ» (Eran Greenberg) از دانشگاه شیکاگو این فرضیه را مطرح کردند که این سیاره‌های غنی از کربن می‌توانند به الماس و سیلیکات تبدیل شوند و یک ترکیب سرشار از الماس را ایجاد کنند.

سندان الماس برای ایجاد دما و فشار
Credit: Shim/ASU

آزمایش با سِندان الماس و پرتو ایکس

برای آزمایش این فرضیه، تیم تحقیقاتی باید با گرما و فشار بالا، محیط داخلی این سیاره‌های فراخورشیدی را شبیه‌سازی می‌کردند. آن‌ها برای این کار از سلول‌های سندان الماس در «آزمایشگاه مواد زمین و سیاره‌ای» استفاده کردند.

در ابتدا آن‌ها کاربید سیلیکون را در آب غوطه‌ور کردند و نمونه را تحت فشار بالایی بین الماس‌ها قرار دادند. سپس برای بررسی واکنش کاربید سیلیکون و آب، در «آزمایشگاه ملی آرگون»، در حالی که در فشار بالا دمای نمونه را با گرمایش لیزری بالا می‌بردند، اندازه‌گیری‌های پرتو ایکس را انجام دادند.

همان‌طور که پیش‌بینی کردند در دما و فشار بالا، کاربید سیلیکون با آب واکنش نشان داد و به الماس و سیلیس تبدیل شد.

نگهدارنده‌های سندان الماس
Credit: Shim/ASU

سکونت‌پذیری

تاکنون ما در سیاره‌های دیگر حیات پیدا نکرده‌ایم اما جست‌وجوها همچنان ادامه دارد. دانشمندان سیاره‌شناس و اخترزیست‌شناس، از ابزارهای پیچیده‌ای در فضا و زمین استفاده می‌کنند تا سیاره‌هایی را با ویژگی مناسب و مکان مناسب که بتواند پذیرای حیات باشد، بیابند.

هرچند سیاره‌های غنی از کربن، که موضوع این پژوهش تازه هستند، قطعا مکان مناسبی برای حیات نخواهند بود.

در حالی که زمین از نظر زمین‌شناختی فعال است، که شاخصی برای زیست‌پذیری محسوب می‌شود، نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که سیاره‌های غنی از کربن، بسیار سخت هستند و فعال بودن زمین‌شناختی آن‌ها دشوار است. به این ترتیب این غیرفعال بودن می‌تواند ترکیبات جو را هم غیرقابل سکونت کند. جو مطلوب برای وجود حیات ضروری است زیرا جو مناسب، هوا برای تنفس، محافظت در برابر محیط سخت فضا، و حتی فشار لازم برای تشکیل آب مایع ایجاد می‌کند.

آلن-ساتر درباره‌ی نتایج این پژوهش خاطرنشان کرد: «صرف نظر از سکونت‌پذیر بودن، این یک گام دیگر برای کمک به ماست تا با مشاهدات روزافزون و بهبودیافته از سیاره‌های فراخورشیدی، ویژگی‌های آن‌ها را بهتر درک و تعیین کنیم. هر چه بیشتر بیاموزیم، بهتر می‌توانیم داده‌های تازه‌ی مأموریت‌های آینده مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن را برای درک جهان فراسوی منظومه‌ی شمسی تفسیر کنیم.»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاره‌ی فراخورشیدی از جنس الماس

Credit: Shim/ASU/Vecteezy

منبع: SciTechDaily