Cum să "gătiți" atmosfera cosmică de pe Pământ

8029x 12. 04. 2019 1 Reader

Cercetătorii Laboratorului de Propulsie Jet din NASA din Pasadena, California, "gătesc" atmosfera extraterestră chiar aici pe Pământ. Într-un nou studiu, cercetătorii JPL au folosit un "cuptor" cu temperatură ridicată pentru a încălzi un amestec de hidrogen și monoxid de carbon la mai mult de 1 100 ° C (2000 ° F), egală cu temperatura lavei topită. Scopul a fost acela de a simula condițiile care ar putea fi găsite în atmosfera unui anumit tip de exoplanetă (planetele din afara sistemului nostru solar), numite "Jupiters fierbinți".

Jupiter = giganți spațiali

Hot Jupitorii sunt gigantii de gaz care orbiteaza, spre deosebire de planetele sistemului nostru solar, foarte aproape de vedeta lor de baza. În timp ce Pământul orbitează zilele Soarelui 365, Jupii fierbinți circulă în jurul stelelor lor pentru mai puțin de 10 zile. Această distanță scurtă de la stele înseamnă că temperaturile lor pot ajunge la 530 la 2 800 ° C (1 000 la 5 000 ° F) sau chiar mai mult. Prin comparație, o zi fierbinte pe suprafața lui Mercur (care orbitează Soarele în zile 88) atinge o temperatură de aproximativ 430 ° C (800 ° F).

Chief Scientist JPL Murthy Gudipati, liderul grupului care a efectuat un nou studiu luna trecută în Jurnalul Astrofizic, spune:

"Simularea exactă de laborator a mediului dur al acestor exoplanetă nu este posibilă, dar o putem imita foarte atent".

Echipa a început cu un amestec chimic simplu de gaze cu cea mai mare parte hidrogen și gaz monoxid de carbon 0,3. Aceste molecule sunt foarte frecvente în univers și sistemele solare timpurii și, prin urmare, logic ar putea crea atmosfera de Jupiter fierbinte. Amestecul a fost apoi încălzit la 330 la 1 230 ° C (620 la 2 240 ° F).

Oamenii de stiinta au expus, de asemenea, acest amestec de laborator la doze mari de radiatii ultraviolete - asemanatoare cu ceea ce ar putea afecta Jupiter fierbinte care orbiteaza starul sau parinte. Lumina UV a fost dovedită a fi un ingredient activ. Acțiunile sale au contribuit în mare măsură la rezultatele surprinzătoare ale unui studiu asupra fenomenelor chimice care pot avea loc în atmosfere fierbinți.

Hot Jupiter

Hot Jupiters sunt considerate planete grozave și radiază mai multă lumină decât planete mai reci. Acești factori au permis astronomilor să afle mai multe despre atmosfera lor decât majoritatea celorlalte tipuri de exoplanetă. Observațiile au arătat că multe atmosfere ale lui Jupiter sunt opace la altitudini mari. Deși opacitatea poate fi parțial justificată de nori, această teorie pierde teren cu o presiune descrescătoare. Într-adevăr, opacitatea a fost observată acolo unde presiunea atmosferică este foarte scăzută.

Micul disc safir din figura dreaptă prezintă aerosoli organici formați în cuptorul cu temperatură înaltă. Discul stâng nu este folosit. Sursa imaginii: NASA / JPL-Caltech

Deci, oamenii de știință au căutat o altă explicație posibilă, iar una dintre ele ar putea fi aerosoli - particule solide conținute în atmosferă. Cu toate acestea, potrivit cercetătorilor JPL, oamenii de știință nu știau cum ar putea forma aerosoli în atmosfera caldă a lui Jupiter. Doar într-un nou experiment, amestecul chimic fierbinte a fost expus radiațiilor UV.

Benjamin Fleury, cercetător și autor principal al JPL

"Acest rezultat schimbă modul în care interpretăm atmosfera caldă a lui Jupiter. În viitor, dorim să studiem proprietățile acestor aerosoli. Vrem să înțelegem mai bine modul în care acestea formează, absorb lumina și răspund la schimbările de mediu. Toate aceste informații pot ajuta astronomii să înțeleagă ceea ce văd în observarea acestor planete. "

S-au găsit vapori de apă

Studiul a adus, de asemenea, o altă surpriză: reacțiile chimice au produs cantități considerabile de dioxid de carbon și apă. Vaporii de apă s-au găsit în atmosfera caldă a lui Jupiter, în timp ce oamenii de știință s-au așteptat ca această moleculă rară să fie produsă doar atunci când este prezent mai mult oxigen decât carbonul. Un nou studiu a arătat că apa poate fi formată chiar și atunci când carbonul și oxigenul sunt prezente în același raport. (Monoxidul de carbon conține un atom de carbon și un atom de oxigen). În timp ce dioxidul de carbon (un atom de carbon și doi atomi de oxigen) a fost produs fără radiații ultraviolete suplimentare, reacțiile s-au accelerat prin adăugarea de lumină stea simulată.

Mark Swain, un om de știință exoplanetă la JPL, și co-autor al studiului, spune:

"Aceste noi rezultate sunt instantaneu utile pentru interpretarea a ceea ce vedem în atmosfera caldă a lui Jupiter. Am presupus că în aceste atmosfere reacțiile chimice sunt cele mai afectate de temperatură, dar acum trebuie să ne uităm la rolul radiațiilor ".

Dispozitivele de generație următoare, cum ar fi Telescopul spațial James Webb de la NASA, lansate pentru lansare în 2021, ar putea crea primele profiluri chimice detaliate ale atmosferelor exoplanetare. Și este posibil ca unul dintre primii să fie doar cei din jurul Jupiterului fierbinte. Aceste studii vor ajuta oamenii de știință să înțeleagă modul în care sunt modelate alte sisteme solare și cât de asemănătoare sau diferite sunt acestea ale noastre.

Pentru cercetătorii JPL funcționează tocmai începutul. Spre deosebire de un cuptor tipic, este etanșat ermetic pentru a preveni scurgerile de gaze sau contaminarea, permițând astfel oamenilor de știință să-și controleze presiunea cu temperaturi în creștere. Cu acest echipament pot simula acum atmosfere exoplanetare la temperaturi chiar mai mari ajungând până la 1600 ° C (3000 ° F).

Bryana Henderson, co-autor al unui studiu JPL

"Este o provocare constantă pentru proiectarea și operarea cu succes a acestui sistem. Cele mai multe componente standard, cum ar fi sticla sau aluminiu, se vor topi la astfel de temperaturi ridicate. Învățăm în mod constant cum să împingem granițele în timp ce simulam aceste procese chimice în siguranță în laborator. Dar, în cele din urmă, rezultatele extraordinare pe care experimentele le aduc merită munca și efortul suplimentar ".

Articole similare

Lasa un raspuns