Gli esopianeti rocciosi sono ancora più strani di quanto pensassimo!
Un astronomo del NOIRLab della NSF ha collaborato con un geologo della California State University di Fresno per fare le prime stime dei tipi di roccia che esistono sui pianeti che orbitano intorno alle stelle vicine. Dopo aver studiato la composizione chimica delle nane bianche “inquinate”, hanno concluso che la maggior parte dei pianeti rocciosi che orbitano intorno a stelle vicine sono più diversi ed esotici di quanto si pensasse in precedenza, con tipi di rocce che non si trovano da nessuna parte nel nostro sistema solare.
Gli astronomi hanno scoperto migliaia di pianeti in orbita attorno a stelle della nostra galassia – noti come esopianeti. Tuttavia, è difficile sapere di cosa sono fatti esattamente questi pianeti, o se qualcuno assomiglia alla Terra. Per cercare di scoprirlo, l’astronomo Siyi Xu del NOIRLab della NSF ha collaborato con il geologo Keith Putirka della California State University, Fresno, per studiare le atmosfere di quelle che sono note come nane bianche inquinate.
Questi sono i nuclei densi e collassati di stelle un tempo normali come il Sole che contengono materiale estraneo da pianeti, asteroidi o altri corpi rocciosi che una volta orbitavano intorno alla stella ma che alla fine sono caduti nella nana bianca e hanno “contaminato” la sua atmosfera. Cercando elementi che non esisterebbero naturalmente nell’atmosfera di una nana bianca* gli scienziati possono capire di cosa fossero fatti gli oggetti planetari rocciosi caduti nella stella.
Gli Esopianeti e le osservazioni delle nane bianche
Putirka e Xu hanno esaminato 23 nane bianche inquinate; tutte entro circa 650 anni luce dal Sole, dove calcio, silicio, magnesio e ferro erano stati misurati con precisione utilizzando il W. M. Keck Observatory alle Hawaii, il telescopio spaziale Hubble e altri osservatori.
Gli scienziati hanno poi usato le abbondanze misurate di questi elementi per ricostruire i minerali e le rocce che si sarebbero formati da essi. Hanno scoperto che queste nane bianche hanno una gamma molto più ampia di composizioni rispetto a qualsiasi pianeta interno del nostro sistema solare; suggerendo che i loro pianeti avevano una più ampia varietà di tipi di roccia.
Infatti, alcune delle composizioni sono così insolite che Putirka e Xu hanno dovuto creare nuovi nomi (come “pirosseniti di quarzo” e “duniti periclasi”) per classificare i nuovi tipi di roccia che devono essere esistiti su quei pianeti.
“Mentre alcuni esopianeti che una volta orbitavano intorno a nane bianche inquinate appaiono simili alla Terra, la maggior parte ha tipi di roccia che sono esotici per il nostro sistema solare“; ha aggiunto Xu. “Non hanno controparti dirette nel sistema solare”.
Putirka descrive ciò che questi nuovi tipi di roccia potrebbero significare per i mondi rocciosi a cui appartengono.
“Alcuni dei tipi di roccia che vediamo dai dati delle nane bianche scioglierebbero più acqua delle rocce sulla Terra e potrebbero avere un impatto su come si sviluppano gli oceani“. asserisce.
“Alcuni tipi di roccia potrebbero fondere a temperature molto più basse e produrre una crosta più spessa delle rocce terrestri; e altri tipi di roccia potrebbero essere più deboli, il che potrebbe facilitare lo sviluppo della tettonica a placche”.
Studi rilevano elementi minori da corpi rocciosi
Studi precedenti sulle nane bianche inquinate avevano trovato elementi provenienti da corpi rocciosi, tra cui calcio, alluminio e litio. Tuttavia, Putirka e Xu spiegano che questi sono elementi minori (che in genere costituiscono una piccola parte di una roccia terrestre). E le misure di elementi maggiori (che costituiscono una grande parte di una roccia terrestre); in particolare il silicio, sono necessarie per sapere veramente che tipo di tipi di roccia sarebbe esistita su quei pianeti.
Inoltre, Putirka e Xu affermano che gli alti livelli di magnesio e i bassi livelli di silicio misurati nell’atmosfera delle nane bianche suggeriscono che i detriti rocciosi rilevati provengono probabilmente dall’interno dei pianeti – dal mantello; non dalla loro crosta.
Alcuni studi precedenti di nane bianche inquinate hanno riportato segni che la crosta continentale esisteva sui pianeti rocciosi che una volta orbitavano intorno a quelle stelle; ma Putirka e Xu non hanno trovato alcuna prova di rocce crostali. Tuttavia, le osservazioni non escludono completamente che i pianeti avessero crosta continentale o altri tipi di crosta.
Venere, il gemello “cattivo” della terra
“Crediamo che se la roccia crostale esiste, non siamo in grado di vederla, probabilmente perché si verifica in una frazione troppo piccola rispetto alla massa di altri componenti planetari, come il nucleo e il mantello, per essere misurata”, ha dichiarato Putirka.
Secondo Xu, l’accoppiamento di un astronomo e un geologo è stata la chiave per svelare i segreti nascosti nelle atmosfere delle nane bianche inquinate. Gli Esopianeti
“Ho incontrato Keith Putirka ad una conferenza ed ero entusiasta che potesse aiutarmi a capire i sistemi che stavo osservando. Lui mi ha insegnato la geologia e io gli ho insegnato l’astronomia, e abbiamo capito come dare un senso a questi misteriosi sistemi esoplanetari”.
I risultati della coppia sono pubblicati nel numero del 2 novembre 2021 di Nature Communications.
*(qualsiasi cosa diversa da idrogeno ed elio).
