Meteority môžu poodhaliť atmosférické zloženie exoplanét

  • Valentín Korinek | 5 Marec 2021
    Exoplanéty
Astronómovia chcú vedieť, z čoho sú zložené atmosféry skalnatých exoplanét, ako je napríklad Kepler-186f, ktorá je znázornená v predstavách umelca. (NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech)
Experimenty z rozdrvených meteoritov naznačujú, že kamenné planéty mali prvotné atmosféry bohaté na vodu. Vzduch mohol obsahovať aj oxid uhoľnatý a oxid uhličitý s menším množstvom plynného vodíka a sírovodíka.

Astronómovia objavili tisíce planét obiehajúcich okolo iných hviezd. Rovnako ako terestrické (Zemi podobné) planéty v slnečnej sústave, aj mnohé z exoplanét mohli mať skalnaté povrchy pod tenkou atmosférou. Existujúce a budúce vesmírne ďalekohľady môžu nahliadnuť cez atmosféru exoplanét pomocou ich spektier (samozrejme spektrá ich materských hviezd sa odfiltrujú), aby zistili, aké chemikálie obsahujú a či sú vôbec pohostinné.

Niektorí vedci volia však odlišný spôsob. Namiesto toho, aby skúmali samotné atmosféry planét ich pozorovaním, skúmajú meteority (z našej slnečnej sústavy), aby zistili, aké atmosféry na exoplanétach môžu existovať.

Vedci zhromaždili malé vzorky o hmotnosti niekoľko miligramov na experiment z troch rôznych uhlíkatých *chondritov. Chondrity sú prvé pevné látky, ktoré kondenzovali z disku prachu a plynu, obklopujúceho mladé Slnko a nakoniec vytvorili planéty. Meteority tvoria akýsi záznam pôvodných zložiek, ktoré formovali planetesimály a planéty v našej slnečnej sústave. Pravdepodobnosť, že sa exoplanéty vyvíjali rovnakým spôsobom je vysoká.

Pri experimente sa meteority rozdrvia na prášok a potom sa ten zahreje v špeciálnej peci napojenej na hmotnostný spektrometer, ktorý dokáže detegovať stopové množstvá rôznych plynov. Keď sa prášok zohreje, zmeria sa úbytok z každého plynu, ktorý vzorka obsahuje.

Experiment je analogický s tým, ako kamenné planéty v slnečnej sústave vytvárali svoje počiatočné atmosféry po tom, čo pred miliardami rokov stuhli. Planéty ohrievali svoje pôvodné horniny rozpadom rádioaktívnych prvkov, zrážkami s asteroidmi alebo inými planétami a zvyškovým teplom vlastnej formácie. Zahriate skaly vypúšťali plyn.  Merania úbytku plynov v meteoritoch tak môžu poskytnúť informácie o rôznych zloženiach atmosfér kamenných exoplanét.

Všetky vzorky zo spomínaných meteoritov uvoľňovali po väčšine vodnú paru, ktorá v priemere predstavovala 62 % emitovaného plynu. Ďalším najbežnejším plynom bol oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, ďalej vodík, sírovodík a niekoľko zložitejších plynov, ktoré táto prvotná verzia experimentu neidentifikovala. Vedci teda budú musieť v ďalších experimentoch nastaviť vstupné dáta, aby boli tieto plyny identifikovateľné.

Výsledky naznačujú, že pri exoplanétach by sme mohli viac-menej očakávať atmosféry bohaté na vodu, no ako vidíme v našej slnečnej sústave, situácia bude v skutočnosti oveľa komplikovanejšia. Prečo? Planéty môžu byť zložené aj z iných druhov hornín, ktoré by prispievali do atmosféry odlišnými plynmi, nehovoriac o tom, že geologická aktivita taktiež časom mení atmosféru planéty. Stačí nám porovnať atmosféru Zeme s marťanskou riedkou atmosférou bohatou na oxid uhličitý. O hustej a horúcej atmosfére na Venuši ani nehovoriac.

Takýto druh základného výskumu je užitočný, pretože prináša zaujímavé pohľady na to, ako tieto planéty mohli vyzerať, ako sa vyvíjali. No výsledky experimentov nie sú tak jednoznačné ako výskum atmosfér pomocou spektroskopie.


---------------------------------------

* Chondrity sú najhojnejšie sa vyskytujúci typ meteoritov, tvoria asi 86 % meteoritov, ktoré dopadli na Zem, nie je však isté, či toto percento odráža ich hojnosť vo vesmíre. Chondrity poskytli najstaršie a najpresnejšie údaje (4 560 miliónov rokov) o horninách slnečnej sústavy. Chondrity sú v podstate kozmické sedimenty. Nazvané sú podľa svojich hlavných súčastí-chondrúl. Sú to guľovité útvary, ktoré sa utvárali, keď roztavené kremičitany rýchlo tuhli v ranej slnečnej hmlovine. Chondruly obsahujú olivín, pyroxény a plagioklasy, okrem toho sú v chondritoch kovy a sírniky.

Chondrity zaznamenali od svojho vzniku dlhú históriu. Táto história zahŕňa viac ako 60 miliónov rokov zohrievania v asteroidoch, následné dopady, ktoré zohriali časti asteroidov, fragmentáciu, ktorá vyslala chondrity smerom k zemi, a nakoniec dopad na našu planétu. Uhlíkatý chondrit obsahuje zvýšené množstvo uhlíka vo forme organických zlučenin. Rozlišenie medzi obyčajnými a uhlíkatými chondritmi nie je vždy jasné. Uhlíkaté chondrity obsahujú 0,5—5 % (hmotnostných) uhlíkov, obyčajne len okolo 0,1 % uhlíka.