Odkrywanie charakterystyki odległych egzoplanet
Do chwili obecnej odkryliśmy w odległych galaktykach prawie 10 000 planet podobnych do Ziemi. Niedawno naukowcy odkryli, że wokół chłodnych, czerwonych gwiazd powszechne jest występowanie małych egzoplanet. Daje to możliwość zbadania ich atmosfer, aby sprawdzić, czy warto szukać na nich życia w ramach przyszłych misji. Zespół projektu EXOKLEIN, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, stworzył całościowe ramy klimatyczne do interpretacji danych z obserwacji astronomicznych mniejszych planet podobnych do Ziemi. „Badania te motywowane są dobrze znanymi faktami w społeczności zajmującej się egzoplanetami, takimi jak to, że gwiazdy typu M, które są nieco mniejsze i mają niższą temperaturę niż nasze Słońce, są w naszej Galaktyce bardziej powszechne niż gwiazdy podobne do Słońca”, wyjaśnia Kevin Heng, profesor w Obserwatorium Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium i koordynator projektu EXOKLEIN. Naukowcy chcący badać egzoplanety metodą tranzytu – gdy planeta przechodzi między gwiazdą a obserwatorem – są zainteresowani względnym rozmiarem między egzoplanetą i jej gwiazdą. Metoda ta jest zatem łatwiejsza do zastosowania w przypadku dużych egzoplanet krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca lub małych egzoplanet krążących wokół mniejszych gwiazd, takich jak gwiazdy typu M (znanych również jako czerwone karły). Zespół projektu EXOKLEIN skupił swoje wysiłki na scharakteryzowaniu atmosfery, geochemii i biosygnatur mniejszych egzoplanet.
Wirtualne laboratorium
W tym celu w ramach projektu EXOKLEIN stworzono wirtualne laboratorium, czyli zbiór oprogramowania, które udostępniono społeczności zajmującej się tematyką egzoplanet. „Nie jest to tylko pojedynczy program, ale pakiet oprogramowania, który pozwala badać różne aspekty atmosfer egzoplanet: promieniowanie, dynamikę i chemię”, zauważa Heng. Częścią tej wizji i motywacji jest skłonienie innych badaczy do upublicznienia swojego oprogramowania komputerowego i udostępnienia go społeczności, aby przyspieszyć postęp naukowy – dodaje.
Badanie odległych cykli skalnych
Inna część badań w ramach projektu skupiła się na cyklu węglanowo-krzemianowym, znanym również jako nieorganiczny cykl węglowy – reakcja zachodząca między skałą a wodą w wysokich temperaturach. „Byliśmy zainteresowani tym, czy skład skały (która zazwyczaj składa się z mieszanki minerałów) wpłynie na siłę i zachowanie cyklu”, mówi Heng. Badania przeprowadzone w ramach projektu EXOKLEIN wykazały, że rzeczywiście tak jest. „Wynika z tego, że aby zrozumieć, w jaki sposób działa cykl na egzoplanetach ogółem, trzeba mieć pewną wiedzę na temat składu skał na ich powierzchni”, wyjaśnia Heng. Zespół odkrył również, że skład skał na egzoplanecie ma bezpośredni związek z obfitością pierwiastków trwałych – tych o wysokich temperaturach topnienia – występujących na pobliskiej gwieździe. W miarę rozwoju prac badawczych zespół zdał sobie też sprawę, że kluczem do analizy odległych klimatów jest odgazowanie geochemiczne. Przykładowo na Ziemi wulkany uwalniają gazy, które stanowią część nieorganicznego obiegu węgla.
Nieoczekiwane odkrycia
W ramach nieplanowanej eksploracji Heng zaczął badać, w jaki sposób światło gwiazd odbite od atmosfery będzie wyglądać w różnych długościach fal. Następnie odkrył on matematyczne rozwiązanie od dawna obecnego w naukach planetarnych zagadnienia, poruszonego po raz pierwszy w 1916 roku przez Henry'ego Norrisa Russella, które ma poważne implikacje dla interpretacji danych. „Był to główny, nieplanowany rezultat projektu ERBN, z którego jestem bardzo dumny”, dodaje. Ponieważ małe, skaliste egzoplanety są przyszłością tej dziedziny, wyniki projektu EXOKLEIN będą niezwykle istotne dla sposobu gromadzenia i interpretacji danych przez obecne i przyszłe teleskopy.
Słowa kluczowe
EXOKLEIN, czerwony, karzeł, egzoplaneta, geochemiczny, odgazowanie, odkrycia, badanie, skała, cykle
