قد تكون الكواكب الخارجية الغنية بالأكسجين نشطة جيولوجيًا


الأكسجين المتواضع هو أكثر من مجرد لبنة من مكونات الحياة. توصلت دراسة جديدة إلى أن العنصر يمكن أن يساعد العلماء أيضًا في إلقاء نظرة خاطفة على أحشاء الكواكب التي تدور حول نجوم بعيدة.

أظهرت التجارب المعملية أن الصخور تتعرض لتركيزات أعلى من الأكسجين تذوب في درجات حرارة منخفضة من الصخور المعرضة لكميات أقل. يشير الاكتشاف إلى أن الكواكب الصخرية الخارجية الغنية بالأكسجين يمكن أن تحتوي على طبقة سميكة من الوشاح الخشن ، مما قد يؤدي إلى نشوء عالم نشط جيولوجيًا ، حسبما أفاد باحثون في 9 نوفمبر. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

يُعتقد أن للجزء الداخلي اللزج تأثيرات عميقة على كوكب صخري. الصخور المنصهرة في أعماق الكوكب توجد الصهارة التي تحرك النشاط الجيولوجي على السطح ، مثل ما يحدث على الأرض (SN: 7/31/13). أثناء الانفجارات البركانية ، يمكن أن تتلاشى المواد المتطايرة مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون من الرواسب الصخرية ، مما يؤدي إلى تكوين أجواء يحتمل أن تكون صديقة للحياة (SN: 9/3/19). لكن العوامل التي تؤدي إلى ذوبان الوشاح على الأرض ليست مفهومة جيدًا ، ويميل العلماء إلى التركيز على دور المعادن ، مثل الحديد.

يقول يانهاو لين ، عالم الكواكب في مركز أبحاث العلوم والتكنولوجيا المتقدمة في بكين ، إنه تم التغاضي عن تأثير الأكسجين على ذوبان الصخور. يقول إن الأكسجين هو أحد أكثر العناصر وفرة على الأرض وربما على الكواكب الخارجية الصخرية أيضًا. على هذا النحو ، ربما اعتقد علماء آخرون سابقًا أنه من الشائع جدًا أن يلعب عنصر مثل هذا الدور الهائل حرفياً ، كما يضيف لين.

في الدراسة الجديدة ، قام لين وزملاؤه بقياس درجات حرارة انصهار الصخور البازلتية الاصطناعية الخالية من الحديد تحت الصخور في بيئتين: تحت ظروف نقص الأكسجين ومعرضة للهواء الغني بالأكسجين. استخدم الفريق الصخور الزائفة لعزل تأثير الأكسجين على الذوبان واستبعاد تأثيرات الحديد ، والتي يمكن أن تؤثر أيضًا على ذوبان الصخور.

لاحظ الفريق أنه مع تبريد الصخور المنصهرة إلى أقل من 1000 درجة مئوية ، ظلت المعادن الموجودة في البازلت المؤكسج تذوب لفترة أطول من العينات المستنفدة للأكسجين. تجمدت الصخور المؤكسجة باستمرار عند درجات حرارة أقل 100 درجة مئوية من نظيراتها.

خلص الباحثون إلى أنه مثلما يقلل الملح من درجة حرارة انصهار الجليد ، فإن الأكسجين بالمثل يجعل من السهل على الصخور أن تذوب. لين يفترض يمكن للأكسجين أن يفكك سلاسل طويلة من ذرات السيليكون والأكسجين في الصخور الصلبة ، ويقنعها بتكوين أجزاء أصغر. تكون هذه الأجزاء أكثر قدرة على الحركة ويمكن أن تتدفق بسهولة أكبر مقارنة بالمجموعات الطويلة المتشابكة.

يمكن أن تحدد درجة الأكسدة كيف تستقر الدواخل الداخلية لكوكب خارج المجموعة الشمسية في طبقات جوفية. يقول الباحثون إن القناة الهضمية الأكثر تأكسدًا والأكثر عرضة للذوبان في درجات حرارة منخفضة قد تؤدي إلى نواة صلبة أصغر ، وغطاء طيني أكثر سمكًا وقشرة قشرية أكثر حرمانًا من المعدن.

التحذير في العمل هو أن الباحثين اختبروا تأثير الأكسجين فقط على درجة حرارة انصهار الصخور. لا يزال على الفريق أن يأخذ في الاعتبار عوامل أخرى مثل تركيز الحديد والضغط المرتفع ، والتي ربما تكون أيضًا جزءًا من العديد من الكواكب الخارجية في العالم الحقيقي. يتوقع لين أن تؤدي هذه العوامل الإضافية إلى زيادة الذوبان.

يقول عالم الكواكب تيم ليشتنبرغ من جامعة أكسفورد ، والذي لم يشارك في الدراسة ، إن النتائج “جهد جيد جدًا”. ويقول إن التحذيرات الأخرى المتعلقة بذوبان العباءة قد تتجاوز مساهمة الأكسجين ، لكن النتائج الجديدة لا تزال مفيدة. يمكن أن يكون فهم التأثير المحتمل للأكسجين ، على سبيل المثال ، مفيدًا لشرح الأعمال الداخلية وتاريخ أي كوكب خارج المجموعة الشمسية يصادفه العلماء في ملاحظاتهم الفلكية. قد يكون هذا الفهم أكثر قيمة – ومناسبًا – حيث يستعد العلماء لاستخدام ما تم إطلاقه حديثًا تلسكوب جيمس ويب الفضائي لاستكشاف أجواء العوالم الأخرى (SN: 10/6/21).

لا يمكن للتجارب المعملية ، بالطبع ، التقاط جميع الفروق الدقيقة للتصميمات الداخلية للكواكب الواقعية. يقول ليشتنبرغ إن هذا العمل ضروري لتوجيه – وتأكيد – صياغة النظريات حول كيفية ظهور أنواع معينة من الكواكب الخارجية. يمكن بعد ذلك أن توسع عمليات المحاكاة مدى وصول النتائج التجريبية عند دمجها مع تقنيات أخرى ، مثل النمذجة.

يقول ليشتنبرغ: “الملاحظات والنمذجة والتجارب ، هناك تريفيكتا”. تتغذى هذه الشوكات الثلاثة على بعضها البعض لتعزيز علم الكواكب الخارجية ككل ، قبل أن تطأ قدم البشرية مثل هذه العوالم البعيدة بوقت طويل.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود