Hogyan forr a kozmikus légkör a Földön

12. 04. 2019
Exopolitika, történelem és spiritualitás 6. nemzetközi konferenciája

A NASA kaliforniai Pasadenában található sugárhajtási laboratóriumának kutatói földönkívüli légkört "főznek" itt a Földön. Egy új tanulmányban a JPL kutatói magas hőmérsékletű "kemencét" alkalmaztak a hidrogén és a szén-monoxid keverékének 1 ° C fölé melegítésére, ami megegyezik az olvadt láva hőmérsékletével. A cél olyan körülmények szimulálása volt, amelyek megtalálhatók egy különleges típusú bolygó (a Naprendszerünkön kívüli bolygó) légkörében, az úgynevezett "forró Jupiterek" néven.

Jupiter = űrhajósok

A Hot Jupitors a gian óriások, akik a Naprendszerünk bolygóitól eltérően nagyon közel állnak a szülőcsillaghoz. Míg a Föld kering a Nap 365 napjain, a forró Jupitorok kevesebb, mint 10 napig keringenek a csillagaik körül. Ez a rövid távolság a csillagoktól azt jelenti, hogy hőmérsékletük elérheti az 530-t 2 800 ° C-ra (1 000 - 5 000 ° F). Összehasonlításképpen, egy forró nap a Mercury felszínén (amely a Nap körül kering a 88 napokban) körülbelül 430 ° C (800 ° F) hőmérsékletet ér el.

JPL Murthy Gudipati vezető tudós, az elmúlt hónapban az Astrophysical Journalban új tanulmányt folytató csoport vezetője szerint:

"Ezen exobolygók nehéz környezetének pontos laboratóriumi szimulációja nem lehetséges, de nagyon szorosan utánozhatjuk."

A csapat egy egyszerű kémiai keverékkel kezdődött, főként hidrogéngáz és 0,3 szén-monoxid gáz. Ezek a molekulák nagyon általánosak az univerzumban és a korai naprendszerekben, ezért logikusan megteremthetik a forró Jupiter légkörét. Az elegyet ezután 330-re melegítettük 1 230 ° C-ra (620 2 240 ° F).

A tudósok is kitették ezt a laboratóriumi keveréket az ultraibolya sugárzás nagy dózisaival - hasonlóan ahhoz, ami befolyásolhatja a forró Jupiteret, amely a szülőcsillagján kering. Kimutatták, hogy az UV-fény hatóanyag. Tevékenységei nagyban hozzájárultak a forró környezetben előforduló kémiai jelenségekről szóló tanulmány meglepő eredményéhez.

Hot Jupiter

A forró Jupitert nagy bolygóknak tekintik, és több fényt sugároz, mint a hidegebb bolygók. Ezek a tényezők lehetővé tették, hogy a csillagászok többet tudjanak meg a légkörükről, mint a legtöbb más típusú exoplanet. A megfigyelések kimutatták, hogy sok Jupiter légkör nagy magasságban átlátszatlan. Bár az átlátszóságot részben felhők is igazolhatják, ez az elmélet elveszíti a nyomást. Valójában az opacitás figyelhető meg, amikor a légköri nyomás nagyon alacsony.

A jobboldali kis zafírlemez a magas hőmérsékletű kemencében keletkező szerves aeroszolokat mutatja. A bal oldali lemez nem használható. Képforrás: NASA / JPL-Caltech

Tehát a tudósok más lehetséges magyarázatokat kerestek, és ezek egyike aeroszol lehet - szilárd részecske a légkörben. A JPL kutatói szerint azonban a tudósok nem tudták, hogyan képződhetnek aeroszolok a Jupiter forró légkörében. Ezt csak egy új kísérletben lehetett utánozni, amikor a forró kémiai keveréket UV sugárzásnak tették ki.

Benjamin Fleury, a JPL kutatója és vezető szerzője

"Ez az eredmény megváltoztatja a Jupiter ködös forró légkörének értelmezését. A jövőben szeretnénk megvizsgálni ezen aeroszolok tulajdonságait. Jobban meg akarjuk érteni, hogyan alakulnak ki, hogyan szívják fel a fényt és hogyan reagálnak a környezet változásaira. Mindezek az információk segíthetnek a csillagászoknak abban, hogy megértsék, mit látnak, amikor megfigyelik ezeket a bolygókat. "

Talált vízgőz

A tanulmány további meglepetéssel is jár: a kémiai reakciók jelentős mennyiségű szén-dioxidot és vizet termeltek. A vízgőzt Jupiter forró légkörében találták meg, míg a tudósok azt várták, hogy ez a ritka molekula csak akkor keletkezik, ha több oxigént tartalmazott, mint a szén. Egy új tanulmány kimutatta, hogy a víz akkor is kialakulhat, ha a szén és az oxigén azonos arányban van jelen. (A szén-monoxid egy szénatomot és egy oxigénatomot tartalmaz.) Míg a szén-dioxid (egy szénatom és két oxigénatom) további UV sugárzás nélkül keletkezett, a reakciók szimulált csillagfény hozzáadásával felgyorsultak.

Mark Swain, a JPL exoplanet tudósa és a tanulmány társszerzője szerint:

"Ezek az új eredmények azonnal felhasználhatók a Jupiter forró légkörében látottak értelmezéséhez. Feltételeztük, hogy ezekben a légkörökben a kémiai reakciókat leginkább a hőmérséklet befolyásolja, de most kiderült, hogy a sugárzás szerepét is meg kell vizsgálnunk. "

A következő generációs eszközökkel, mint például a NASA James Webb Space Telescope-jával, amelyet az 2021-ben indítottak el, a tudósok létrehozhatják az exoplanetáris atmoszférák első részletes kémiai profilját. És lehetséges, hogy az egyik első lesz csak a forró Jupiter körül. Ezek a tanulmányok segítik a tudósokat abban, hogy megértsék, hogyan alakulnak más naprendszerek és milyen hasonlóak vagy eltérőek a miénk.

A JPL kutatói csak most kezdték meg munkájukat. Ellentétben egy tipikus kemencével, hermetikusan lezárják a gázszivárgás vagy szennyeződés megelőzése érdekében, ezáltal lehetővé téve a tudósok számára, hogy a hőmérsékletet növekvő hőmérsékleten szabályozzák. Ezzel a berendezéssel az exoplanetáris atmoszférákat még magasabb hőmérsékleten, 1600 ° C-ig (3000 ° F) elérve is szimulálhatjuk.

Bryana Henderson, a JPL tanulmány társszerzője

"A rendszer sikeres megtervezése és működtetése állandó kihívás. Ennek oka, hogy a legtöbb szokásos alkatrész, például az üveg vagy az alumínium ilyen magas hőmérsékleten megolvad. Folyamatosan tanuljuk, hogyan tegyük a határokat, miközben ezeket a kémiai folyamatokat biztonságosan szimuláljuk a laboratóriumban. Végül azonban a kísérletek által hozott izgalmas eredmények minden további munkát és erőfeszítést megérnek. ”

Hasonló cikkek