Tutkijat yrittävät selvittää, mistä planeetat koostuvat, joita on yhä enemmän aurinkokuntamme ulkopuolella, kirjoittaa eurekalert.org.
Onko avaruudessa toinen maa? Tietämyksemme planeettajärjestelmistä kasvaa jatkuvasti uusien teknologioiden ansiosta. Tähän mennessä aurinkokuntamme ulkopuolelta on löydetty 3700 planeettaa. Näiden eksoplaneettojen planeettamassoja ja säteitä voidaan käyttää niiden keskimääräisen tiheyden määrittämiseen, mutta ei tarkkaa kemiallista koostumusta ja rakennetta. Siksi kiehtova kysymys on edelleen avoin: miltä nämä planeetat näyttävät.
"Teoriassa voimme olettaa kaikenlaisia asioita, kuten puhtaan veden maailma, absoluuttiset vuoret tai planeetta, jossa on vetyä ja heliumia …" kertoo Michael Lozovsky, tohtorikoulutettava professori Ravit Hellingin ryhmässä Zürichin yliopiston laskennallisten tieteiden instituutissa.
Lozovsky ja työtoverit käyttivät tietokantoja ja tilastollisia työkaluja eksoplaneettojen ja niiden ilmakehän kuvaamiseen. Niitä ympäröi yleensä haihtuva vety- ja heliumikerros. Saatavilla olevien tietojen perusteella tutkijat eivät kuitenkaan voi määrittää planeetan tarkkaa rakennetta, koska saman massan ja säteen omaavilla planeetoilla voi olla erilainen koostumus. Massaan ja säteeseen liittyvien tietojen oikeellisuuden lisäksi tutkimusryhmä tutki myös oletettua sisäistä rakennetta, lämpötilaa ja heijastunutta säteilyä 83: sta 3700 tunnetusta planeetasta, joille niiden massa ja säde on määritetty tarkasti.
”Käytimme tilastollista analyysiä mahdollisten koostumusten rajojen määrittämiseksi. Havaittujen eksoplaneettojen tietokannan avulla havaitsimme, että jokaisella teoreettisella planeettarakenteella on “kynnyssäde” - säde, jonka yläpuolella planeetalla ei voi olla tiettyä koostumusta”, Michael Lozovsky selittää. Tärkeä tekijä kynnyssäteen määrittämisessä on heliumia painavampien kaasumaisessa kerroksessa olevien alkuaineiden lukumäärä, vedyn ja heliumin prosenttiosuus sekä alkuaineiden jakauma ilmakehässä.
Laskennallisen tieteen instituutin tutkijat ovat havainneet, että planeetoilla, joiden säde on jopa 1,4 kertaa maapallon (6371 km) säde, voi olla samanlainen koostumus kuin Maan. Planeetoilla, joiden säde ylittää tämän kynnyksen, on suurempi osuus silikaateista tai muista kevyistä materiaaleista. Suurimmalla osalla planeettoja, joiden säde on suurempi kuin 1,6 maapallon säde, kivisen ytimen lisäksi on oltava vety- tai vesikerros, kun taas suuremmat kuin 2,6 maapallon säteet tarkoittavat, että planeetat eivät voi olla vesimaailmoja ja siksi niitä on ympäröitävä ilmapiiri. Planeettojen, joiden säde on yli 4 maapallon sädettä, odotetaan olevan hyvin kaasumaisia ja koostuvat vähintään 10 prosentista vetyä ja heliumia, samanlaisia kuin Uranus ja Neptune.
Tutkimustulokset antavat uuden käsityksen planeettojen kehityksestä ja monimuotoisuudesta. Yksi erityisen mielenkiintoinen kynnys koskee eroa suurten maapallon kaltaisten planeettojen, toisin sanoen supermaapallojen, ja pienten kaasuplaneettojen, ns. Mini-Neptunusten, välillä. Tutkijoiden mukaan tämä kynnys on kolme kertaa maapallon säteellä. Siten tämän kynnyksen alapuolella maapallon kaltaisia planeettoja löytyy galaksin laajasta alueesta.