Ученые из Корнеллского университета приступили к разработке обширной библиотеки спектральных характеристик базальта. Эта работа позволит глубже понять состав планет за пределами Солнечной системы и выявить возможное наличие воды на этих экзопланетах. В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, внимание сосредоточено на исследовании химических процессов, происходящих в горячей мантии Земли, и их связи с базальтом — вулканической породой, распространённой в пределах всей Солнечной системы.
«Когда мантия Земли плавится, она образует базальты. Базальт представляет собой важнейший свидетель геологической истории, и мы исследуем образцы базальта на Земле, чтобы выяснить состав экзопланет, используя данные космического телескопа «Джеймс Уэбб»», — пояснил Эстебан Газель, профессор инженерного факультета Корнеллского университета.
Газель и Эмили Фёрст, ранее работавшая научным сотрудником в Корнеллском университете, провели измерения излучательной способности 15 различных образцов базальта для определения их спектральных характеристик, которые может регистрировать среднеинфракрасный спектрометр космического телескопа. Понимание того, каким образом минералы фиксируют процессы своего образования и их спектральные свойства, является первым шагом к созданию их библиотеки.
«Мы предполагаем, что большинство экзопланет будут производить базальты, учитывая, что металличность их звезд-хозяев способствует формированию мантийных минералов (железо-магниевых силикатов). Когда они плавятся, полученные лавы будут базальтовыми, и это явление будет широко распространено не только в нашей Солнечной системе, но и во всей галактике», — отметил Газель.
После извержения базальтовой лавы на экзопланете и ее охлаждения она затвердевает и преобразуется в прочный лавовый камень. Эта порода может вступать в реакцию с водой, если она есть, образуя такие новые гидратированные минералы, как амфибол или серпентин. Анализ небольших спектральных различий между образцами базальта поможет ученым установить, присутствовала ли когда-либо вода на экзопланете или в ее недрах.
Исследовательская группа использовала данные о суперземле LHS 3844b, вращающейся вокруг красного карлика на расстоянии чуть более 48 световых лет от Земли, для моделирования своих гипотез и анализа 15 различных признаков. Ишан Мишра, работающий в лаборатории доктора Николь Льюис, доцента астрономии, разработал код для моделирования спектральных данных, чтобы визуализировать, как различные поверхности экзопланет могут выглядеть для космического телескопа «Джеймс Уэбб».
Обнаружение следов воды — это длительный и кропотливый процесс, требующий дополнительных исследований. Для фокусировки космическому телескопу «Джеймс Уэбб» потребуется десятки или даже сотни часов наблюдений за одной звездной системой на световых годах от нас, а потом ещё больше времени для обработки данных. Однако научное изыскание Корнеллского университета может стать существенным шагом на пути к более глубокому пониманию состава и истории экзопланет.
Источник: iXBT
