В беспрецедентном исследовании американские геохимики впервые изучили состав далеких каменистых планет за пределами нашей Солнечной системы. Его результат показывает, что наша Земля и другие планеты Солнечной системы — по крайней мере, геохимически, — не уникальны, а скорее являются правилом для вселенной. А это, в свою очередь, должно в большей или меньшей степени означать, что там может существовать жизнь.
Художественное изображение небесных тел, которые постепенно разрываются на куски и притягиваются гравитационными силами белого карлика (иллюстрация). © Mark Garlick / ucla.edu
Как сообщает в журнале Science команда астрофизиков и геохимиков во главе с Александрой Дойл и профессором Эдвардом Янгом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, исследование показывает, что большинство каменистых планет по своему геохимическому составу напоминает нашу Землю. «А поскольку каменистые планеты являются одной из самых распространенных групп планет во вселенной, планеты, подобные Земле, скорее всего, представляются правилом, а не исключением».
Предыдущие исследования были сосредоточены на непосредственном анализе образцов физического материала других небесных тел, таких как планеты (Марс), луны (Луна) и / или астероиды. Теперь же ученые из США разработали новый метод, позволяющий анализировать и геохимию экзопланет (т.е. планет вне нашей солнечной системы).
Для этого Дойл и ее команда изучили элементы в породах астероидов и каменистых планет, вращающихся вокруг шести так называемых белых карликов, производя при этом поиск наиболее распространенных элементов: железа, кислорода, кремния, магния, кальция и алюминия.
Ближайший к нам из проанализированных белых карликов находится на расстоянии 200 световых лет от Земли, а самый дальний — на расстоянии 665 световых лет от нас. Эти карликовые звезды представляют собой остатки сгоревших нормальных звезд солнечного типа. Сжатые в небольшие по размерам, но огромные по массе остатки звезд, белые карлики разрывают своей мощной гравитацией окружающие планеты и астероиды и притягивают их к себе (см. рисунок). Такие элементы, как углерод, кислород и азот, при этом очень быстро погружаются внутрь звездного трупа, где их более невозможно обнаружить с помощью телескопов.
«В процессе изучения этих белых карликов и элементов окружающей их атмосферы, мы также можем определить элементы внутри таких звезд», — объясняет Дойл. — «Поэтому, когда мы наблюдаем белого карлика, это похоже на вскрытие останков их погибших планетных систем».
«Если бы мы наблюдали и анализировали только белого карлика самого по себе, мы обнаружили бы лишь водород и гелий. Но в полученных нами данных мы теперь также видим и другие материалы, такие как кремний, магний, углерод и кислород. И это материалы тех тел, которые когда-то окружали звезду и теперь накопились вокруг и внутри белого карлика», — продолжает Дойл. — «Когда железо окисляется, оно делит свои электроны с кислородом, образуя химическую связь между ними. Это называется окислением, и нам всем хорошо знаком его результат в виде ржавчины. Следовательно, кислород крадет электроны из железа, и в результате образуется оксид железа, а не железо. Теперь же мы можем измерить количество окисленного железа в тех породах, которые мигрировали в белого карлика. Мы, так сказать, измерили, как ржавеет этот металл».
Каменистые породы Земли, Марса и других твердых тел в Солнечной системе тоже очень похожи по химическому составу и содержат удивительно высокий уровень окисленного железа. Само наше Солнце — это в основном водород, что является абсолютной противоположностью окислению: оно добавляет электроны.
По мнению исследователей, окисление каменистой планеты оказывает существенное влияние на ее атмосферу, ее ядро и на особенности каменистых пород на ее поверхности: «Вся геохимия на поверхности Земли может быть так или иначе прослежена до степени окисления нашей планеты. Тот факт, что у нас есть океаны со всеми необходимыми для жизни ингредиентами, также напрямую связан с планетарным окислением. То есть камни определяют химию».
В то время как уже было известно, что геохимия Земли, Луны, Марса и некоторых астероидов очень похожа, этот вопрос в отношении экзопланет все еще оставался без ответа. «Теперь же наше исследование явно показывает, что камни во вселенной везде одинаковы, поэтому они имеют сходную геохимию и, следовательно, геофизику», — объясняет Дойл.
На самом деле, сильное окисление каменистых пород в Солнечной системе все еще остается большой загадкой, говорят исследователи: «Здесь что-то не состыковывалось с теорией, именно поэтому ученые хотели выяснить, является ли это состояние таким же и в окрестностях других звезд. И наше исследование теперь отвечает на этот вопрос однозначным «да». И мы уже можем обоснованно предполагать наличие возле других звезд планет, похожих на Землю».
«Если породы на отдаленных экзопланетах показывают окисление, аналогичное тому, что происходяит на Земле и в Солнечной системе, можно сделать вывод, что на этих телах также могут существовать тектоника плит и магнитные поля, которые являются фундаментальными предпосылками для формирования жизнь на Земле», — подводят итог исследователи. — «Результаты нашей работы показывают высокую вероятность того, что мы найдем аналоги нашей Земли и возле других звезд».
