Исследователи Корнеллского университета разрабатывают базу спектральных характеристик базальта, вулканической породы, наблюдаемой на Земле и других телах Солнечной системы. Это поможет раскрыть состав экзопланет и, возможно, выявить следы воды на них.
«Когда плавится земная мантия, образуется базальт — порода, фиксирующая геологическую историю планеты», — пояснил Эстебан Газель, профессор инженерии. Базальт также найден на Марсе и Луне, и именно его свойства помогут понять состав экзопланет, изучаемых с помощью телескопа Джеймса Уэбба (JWST).
Для создания базы данных ученые измеряют спектральные сигнатуры 15 образцов базальта, анализируя степень излучения или энергии. Эти данные станут эталонами для того, что могут обнаружить инструменты JWST в среднеинфракрасном диапазоне. После извержения на поверхности экзопланеты базальтовые породы могут контактировать с водой, если она присутствует. Такой контакт приводит к образованию гидратированных минералов, которые легко обнаружить по спектру. Эти минералы могут превращаться в амфибол или серпентин, которые являются индикаторами наличия воды.
«Большинство экзопланет будет иметь базальтовую основу, так как условия их мантий предполагают сходные минералы, которые при плавлении превращаются в базальтовые породы», — отметил Газель. Это делает базальт распространенной породой как в нашей галактике, так и за ее пределами.
Для проверки гипотезы группа оценила данные об экзопланете LHS 3844b, расположенной на расстоянии около 48 световых лет и вращающейся вокруг красного карлика. Используя разработанные спектральные модели, аспирант Ишан Мишра смоделировал спектры базальтовых поверхностей, как их увидел бы JWST. Однако Газель отметил, что LHS 3844b служит примером, чтобы рассмотреть возможные спектральные вариации базальтовых экзопланет в будущем.
Сейчас для анализа поверхности экзопланет доступна лишь ограниченная информация: ученые располагают единичными химическими данными. Однако JWST и его спектрометры меняют подход, позволяя учитывать множество химических и минералогических компонентов, например, концентрацию таких элементов, как кремний, алюминий и магний. Эта информация может помочь исследователям больше узнать о процессе формирования горных пород.
«На Земле даже базальтовые породы со схожей химией. Например, те, что находятся на подводных хребтах или в гавайских вулканах, имеют разные минералы, — пояснила Эмили Ферст, ведущий автор исследования. — Поэтому важно анализировать и минералогию, и химический состав породы».
Ученые надеются, что благодаря этим исследованиям появится больше информации о минеральном составе каменистых экзопланет, что приблизит нас к поиску признаков жизни в других уголках Вселенной.
Ранее ученые узнали, из чего состоит солнце.