Duke studiuar proceset kimike të vëzhguara në mantelin e nxehtë të Tokës, shkencëtarët nga Cornell kanë nisur të zhvillojnë një bibliotekë me firma spektrore të bazalta që jo vetëm do të ndihmojë në zbulimin e përbërjes së planetëve jashtë sistemit tonë diellor, por gjithashtu mund të tregojë prova për praninë e ujit në ato ekzoplanetë.
“Kur manteli i Tokës shkrihet, prodhon bazalte,” tha Esteban Gazel, profesor i inxhinierisë. Bazalti, një shkëmb vullkanik gri i zi që gjendet në të gjithë sistemin diellor, është një regjistrues kyç i historisë gjeologjike, shtoi ai.
“Kur manteli i Marsit u shkrinë, gjithashtu prodhoi bazalte. Hëna është kryesisht bazaltike,” tha ai. “Ne po testojmë materialet bazaltike këtu në Tokë për të shpjeguar përfundimisht përbërjen e ekzoplanetëve përmes të dhënave të Teleskopit Hapësinor James Webb.”
Gazel dhe Emily First, një ish-kërkuese postdoktorale në Cornell dhe tani profesore në Kolegjin Macalester në Minesota, janë autore të studimit “Potenciali për të vëzhguar diversitetin gjeologjik nga spektrat me rreze infra të mesme të ekzoplanetëve shkëmborë,” i cili u botua më 14 nëntor në *Nature Astronomy*.
Të kuptuarit se si mineralet regjistrojnë proceset që krijuan këto shkëmbinj dhe firmat e tyre spektrore është hapi i parë për zhvillimin e kësaj biblioteke, tha Gazel.
“Ne e dimë se shumica e ekzoplanetëve do të prodhojnë bazalte, duke qenë se metaliciteti i yllit pritës do të rezultojë në minerale të mantelit (silikate hekuri-magnezi), kështu që kur ato shkrihen, ekuilibri i fazave parashikon që lavat e krijuara do të jenë bazaltike,” shpjegoi Gazel. “Kjo do të jetë e përhapur jo vetëm në sistemin tonë diellor, por edhe në të gjithë galaktikën.”
First matën emisionin—shkallën në të cilën një sipërfaqe rrezaton energjinë që merr—të 15 mostrave bazaltike për firma spektrore që spektrometri me infra të mesme i teleskopit hapësinor mund të zbulojë.
Pasi shkritjet bazaltike shpërthejnë në një ekzoplanet dhe ftohen, bazaltet ngurtësohen në shkëmb solid, të njohur në Tokë si llavë. Ky shkëmb mund të ndërveprojë me ujin, nëse është i pranishëm, duke formuar minerale të reja të hidratuara që mund të dallohen lehtë në spektrat me infra të kuqe. Këto minerale të modifikuara mund të bëhen amfibole (një silikat i hidratuar) ose serpentinë (një tjetër silikat i hidratuar, që duket si lëkura e gjarprit).
Duke ekzaminuar dallimet e vogla spektrore midis mostrave të bazalteve, shkencëtarët mund teorikisht të përcaktojnë nëse një ekzoplanet dikur kishte ujë sipërfaqësor ose ujë në brendësinë e tij, tha Gazel.
Provat për ujin nuk shfaqen menjëherë, dhe është e nevojshme punë shtesë përpara se ky lloj zbulimi të mund të përdoret. Do të duheshin dhjetëra deri qindra orë për Teleskopin Hapësinor James Webb (JWST)—rreth 1 milion milje larg Tokës—për t’u fokusuar në një sistem dritë-vite larg, dhe më pas më shumë kohë për të analizuar të dhënat.
Grupi i kërkimit—duke kërkuar një ekzoplanet shkëmbor për të simuluar hipotezat e tyre dhe për të shqyrtuar 15 firmat e ndryshme—përdorën të dhënat nga ekzoplaneti supertokësor LHS 3844b, i cili rrotullohet rreth një ylli xhuxh të kuq pak më shumë se 48 vite drite larg.
Ishan Mishra, që punon në laboratorin e Nikole Lewis, profesore e asociuar e astronomisë, shkroi kode kompjuterike duke modeluar të dhënat spektrore të First për të simuluar se si sipërfaqet e ndryshme të ekzoplanetëve mund të duken për JWST.
Lewis tha se mjetet e modelimit u përdorën fillimisht për qëllime të tjera. “Mjetet e kodimit të Ishan-it u përdorën fillimisht për të studiuar hënat e akullta në sistemin diellor,” tha ajo. “Ne tani më në fund po përpiqemi të përkthejmë atë që kemi mësuar për sistemin diellor në ekzoplanetë.”
“Qëllimi nuk ishte të vlerësonim planetin LHS 3844b në mënyrë specifike,” tha First, “por më tepër të shqyrtonim një gamë të mundshme të ekzoplanetëve shkëmborë bazaltikë që mund të vëzhgohen nga JWST dhe observatorë të tjerë në vitet e ardhshme.”
Sa i përket ekzoplanetëve, studiuesit thanë se eksplorimi i sipërfaqeve shkëmbore ka qenë kryesisht i kufizuar në pika të vetme të të dhënave—gjetja e provave vetëm për një lloj kimike—në literaturën shkencore, por kjo po ndryshon në përbërës të shumtë ndërsa vëzhguesit përdorin JWST.
Duke u përpjekur të zbulojnë firma të lidhura me mineralogjinë dhe përbërjen kimike masive—për shembull, sa silic, alumin dhe magnez ka në një shkëmb—gjeologët mund të tregojnë pak më shumë për kushtet nën të cilat u formua ai shkëmb, thanë ata.
“Në Tokë, nëse keni shkëmbinj bazaltikë që shpërthejnë nga kreshtat e mesme oqeanike thellë në fund të oqeanit, në krahasim me ata që shpërthejnë në ishuj oqeanikë si Hawaii,” tha First, “do të vini re disa dallime në kimikën masive. Por edhe shkëmbinjtë me kimi masive të ngjashme mund të përmbajnë minerale të ndryshme, kështu që këto janë të dyja karakteristika të rëndësishme për t’u shqyrtuar.”
