Krystaly křemene byly objeveny vířící v atmosféře exoplanety WASP-17b

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Astronomové používající vesmírný teleskop Jamese Webba poprvé objevili drobné krystaly křemene obsahující oxid křemičitý – běžný minerál na Zemi – uvnitř atmosféry horké, hořící exoplanety.

Nanočástice oxidu křemičitého, které se objevují na Zemi v plážovém písku a používají se k výrobě skla, podle vědců pravděpodobně víří z mraků exoplanety, známé jako WASP-17b.

WASP-17b, poprvé objevená v roce 2009, je plynná obří planeta nacházející se 1300 světelných let od Země. Je více než sedmkrát větší než Jupiter, což z něj činí jednu z největších exoplanet, které astronomové znají.

Podle nového výzkumu zveřejněného v pondělí v časopise Webb výzkumníci detekovali křemenné nanočástice v oblacích ve vysokých nadmořských výškách pomocí nástroje Webb pro střední infračervené záření. Astrophysical Journal Letters.

„Byli jsme nadšeni,“ uvedl v prohlášení David Grant, hlavní autor studie a výzkumník z University of Bristol. „Z pozorování HST jsme věděli, že v atmosféře WASP-17 b musí být aerosoly – malé částice, které tvoří mraky nebo mlhu, ale neočekávali jsme, že budou vyrobeny z křemene.“

Minerály bohaté na křemík a kyslík, zvané křemičitany, se hojně vyskytují na Zemi, Měsíci a dalších kamenných tělesech Sluneční soustavy. Silikáty jsou také neuvěřitelně běžné v Mléčné dráze. Ale až dosud byla silikátová zrna detekovaná v exoplanetárních atmosférách založena na hořčíku, nikoli na křemeni, který je vyroben z čistého oxidu křemičitého.

„Plně jsme očekávali, že uvidíme křemičitan hořečnatý,“ uvedla v prohlášení spoluautorka studie Hannah Wakefordová, docentka astrofyziky na univerzitě v Bristolu.
„Ale to, co místo toho vidíme, jsou pravděpodobně stavební kameny těchto částic, drobné „semenné“ částice potřebné k vytvoření větších silikátových zrn, která detekujeme u studených exoplanet a hnědých trpaslíků.“

Tento objev by mohl umožnit výzkumníkům porozumět materiálům používaným k vytvoření planetárních prostředí, která se velmi liší od toho, co známe na Zemi.

Wasp-17b trvá jeden oběh kolem své hvězdy 3,7 pozemského dne. Astronomové zaměřili svá pozorování na exoplanetu, když přecházela před svou hvězdou a hvězdné světlo filtrovalo její atmosféru.

Po 10 hodinách pozorování tým detekoval znak indikující přítomnost křemenných nanočástic.

Krystaly křemene jsou pravděpodobně šestiúhelníkové, jako větší geody, které známe na Zemi, ale každý z nich je velký pouze miliontinu centimetru, takže je tak malý, že by se podle výzkumu vešlo 10 000 zrnek vedle sebe na lidský vlas. Částice vznikají v atmosféře.

„WASP-17b je extrémně horký – asi 2 700 stupňů Fahrenheita (1 500 stupňů Celsia) – a tlak, při kterém se vysoko v atmosféře tvoří krystaly křemene, je jen asi jedna tisícina toho, co zažíváme na zemském povrchu,“ řekl Grant. „Za těchto podmínek se pevné krystaly mohou tvořit přímo z plynu, aniž by nejprve prošly kapalnou fází.“

Planeta je slapově uzamčena ke své hvězdě, což znamená, že jedna strana je vždy obrácena ke hvězdě a zažívá extrémní teploty, zatímco permanentní „noční“ strana planety je chladnější. Zatímco by se mraky mohly unášet kolem planety, pravděpodobně by se vypařily na horké straně dne, což by mohlo způsobit rotaci křemenných částic.

„Vítr může pohybovat těmito drobnými částečkami skla rychlostí tisíce mil za hodinu,“ řekl Grant.

Webbovy citlivé objevy umožňují výzkumníkům lépe porozumět atmosférám, podmínkám prostředí a počasí na planetách mimo naši sluneční soustavu.

Žhaví plynní obři, nazývaní také žhaví Jupiteri, jako WASP-17b, se skládají převážně z vodíku a helia spolu s trochou vodní páry a oxidu uhličitého. Objev oxidu křemičitého v atmosféře planety pomáhá vědcům získat širší představu o složení WASP-17b.

„Pokud vezmeme v úvahu pouze kyslík v těchto plynech a zanedbáme zahrnutí veškerého kyslíku zachyceného v minerálech, jako je křemen, dramaticky podceníme jejich celkové množství,“ řekl Wakeford. „Tyto krásné krystaly oxidu křemičitého nám vyprávějí o zásobách různých materiálů a o tom, jak se všechny spojují, aby utvářely životní prostředí této planety.“