Egzoplaneti: Evolucija planeta otkriva dugu hlapljivu prošlost

Čini se da priroda rado stvara egzoplanete, planete izvan našeg Sunčeva sustava. Suprotno prijašnjem vjerovanju, znanstvenici su tijekom zadnjih 20 godina ustanovili da su egzoplaneti puno učestalija pojava u našem kutku kozmosa i svemiru općenito.

POGLEDAJTE VIDEO: Hrvatska iz svemira

Pokretanje videa...

01:26

Hrvatski gradovi iz svemira | Video: 24sata/pixsell

Kako bismo produbili razumijevanje o stvaranju planeta, znanstvenici moraju pronaći mnogo takvih sustava i promatrati njihovo stvaranje. Međutim, promatranje evolucije planeta u stvarnom vremenu trajalo bi milijunima godina. Umjesto toga, astronomi zaviruju u određena područja svemira, slažući poput slagalice različite dijelove koji su predmet njihova promatranja te simulirajući rezultate u laboratoriju.

Kada je u pitanju stvaranje planeta, prema najprihvaćenijem modelu, poznatom kao nebularna teorija, sve započinje vrtložnim diskom plina i prašine, odnosno ostacima materijala preostalim od rođenja obližnje zvijezde. U određenom trenutku gravitacija nadvlada tlak koji djeluje na tu kozmičku prašinu koja se zatim počinje rotirati i ubrzo se urušava pod utjecajem vlastite gravitacije.

To pojačava svaku i najmanju rotaciju, a ono što se događa može se usporediti s umjetničkim klizačima koji se brže okreću kad privuku ruke uz tijelo. To rezultira stvaranjem protoplanetarnog diska koji okružuje mladu zvijezdu, a koji postaje ključan za stvaranje planetnog sustava.

Iako astronomi sada itekako dobro znaju kako nastaju planeti, točni kemijski procesi koji se odvijaju tijekom stvaranja novog planeta i dalje su nepoznati.

Gdje se planeti pojavljuju?

Astronomi koji se bave proučavanjem procesa koji se odvijaju tijekom stvaranja zvijezda i planeta uočili su da su kemijski procesi u područjima gdje dolazi do pojave planeta izuzetno kompleksni.

- Otkrili smo velike organske molekule koje bi potencijalno mogle biti životvorni sastavni dijelovi u područjima stvaranja planeta oko mladih zvijezda - rekao je Jes Kristian Jørgensen, voditelj istraživačkog tima S4F.

AKCIJSKI PLAN Žarište za klimatske promjene nalazi se na vrhu svijeta, Arktik dolazi u fokus Europske unije

Pomoću teleskopa Atacama Large Millimetre Array (ALMA) koji je postavljen u Čileu, znanstvenici su utvrdili da molekule emitiraju posebne svjetlosne valne duljine. Otkrili su da se molekule stvaraju na površinama malih čestica prašine u gustim hladnim područjima, gdje se oblak prašine urušava u zvijezdu. Led koji su pronašli u tim hladnim područjima uzrokuje njihovo smrzavanje i grupiranje, čime se stvaraju kompleksniji tipovi organskih molekula.

- Otkrili smo da organski sadržaj koji danas pronalazimo u kometima našeg Sunčeva sustava najvjerojatnije potiče od prije 4,5 milijardi godina kada je Sunčev sustav bio u najranijim fazama postanka - otkrio je Jørgensen.

To bi značilo da su protoplanetarni disk, rotirajući disk gustog plina koji okružuje mladu novonastalu zvijezdu, i tijela koja su nastala unutar njega naslijedili značajan dio kemijskih procesa koji se odvijaju tijekom najranijih faza stvaranja zvijezda.

- Ono što je ovdje iznenađujuće jest stupanj nasljeđivanja - komentirao je Jørgensen. Zanimljivo, isti organski sastav otkriven je u galaktičkim područjima gdje su fizički uvjeti bili bitno različiti.

- Tijekom sljedećih 5 do 10 godina započet ćemo s temeljitim utvrđivanjem svojstava atmosfera kako bismo otkrili u kakvom su odnosu njihova kemijska struktura i materijali koji su prisutni na planetima koje danas proučavamo. To će nam pomoći i da utvrdimo je li naš Sunčev sustav jedinstven te je li se život mogao pojaviti i negdje drugdje u svemiru - objasnio je Jørgensen.

Mjesec kao čuvar tajne

Iako većina znanstvenika vjeruje da su se egzoplaneti veličine Zemlje stvarali postupno milijunima godina od mase plina i prašine, brojni od procesa koji su se tijekom tog razdoblja odvijali još nisu razjašnjeni.

Naš bi nam Mjesec mogao pružiti neke odgovore. Jednom nedavnom studijom istraživači su utvrdili da je Mjesec prošao kroz procese taljenja i isparavanja, što objašnjava zašto su važni kemijski elementi, poznatiji kao hlapljive tvari, znatno iscrpljene.

POGLED U BUDUĆNOST S većim i boljim lopaticama na vjetroturbinama EU namjerava postići klimatsku neutralnost

- Hlapljive tvari igraju glavnu ulogu kada su u pitanju terestrički planeti, uključujući njihovu sposobnost stvaranja i održavanja života te geokemijska svojstva koja svaki planet čine jedinstvenim - rekao je Frederic Moynier, profesor na institutu Physique de globe de Paris pri Sveučilištu u Parizu.

Moynier i njegov tim na projektu PRISTINE mjerili su koncentraciju izotopa, različitih oblika istog elementa, hlapljivih elemenata kao što su cink, bakar, galij, rubidij i kalij, koji su na Mjesecu prisutni u puno manjim količinama nego na Zemlji.

Te bi varijacije u koncentraciji elemenata mogle dodatno pojasniti kako je došlo do nastanka sustava Zemlje i Mjeseca. No, točan mehanizam nastanka predmet je debate već dugi niz godina. Sve do sada istraživanjima se nije uspjelo objasniti zašto su određeni hlapljivi elementi na Zemlji i Mjesecu gotovo u potpunosti iscrpljeni dok su drugi prisutni u prekomjernim količinama.

Čini se da je Mjesec na početku stvaranja bio gotovo potpuno rastaljen i kružio vrlo blizu Zemlje. Istraživanje tima pokazalo je po prvi put da je tijekom te faze taljenja došlo do isparavanja hlapljivih elemenata na 'planetarnoj razini'.

- Ova faza potpuno rastaljenog nebeskog objekta naziva se ocean magme. Pokazali smo da hlapljivi elementi isparavaju tijekom ove faze. Gubitak hlapljivih tvari uslijed isparavanja iz oceana magme sada predstavlja novi model kojim se objašnjava stvaranje i sastav Mjeseca i planeta - rekao je Moynier.

Novi oblici primjene izvan astronomije

Pred nama su uzbudljiva vremena za znanstvenike koji proučavaju zamršene kemijske procese koji su oblikovali naš kozmos. Daljnja izrada modela i eksperimentalne aktivnosti u laboratoriju bolje će otkriti kako određeni čimbenici poput temperature, tlaka i početnog kemijskog sastava planeta, utječu na brzinu isparavanja hlapljivih elemenata.

Istraživanje koje provodi Frederic Moynier ima šire implikacije i na druga znanstvena područja. Njegove se tehnike proučavanja stvaranja planeta sada primjenjuju i pri proučavanju načina na koji ljudsko tijelo obrađuje određene metale.

- Shvatili smo da promjene u izotopskom sastavu elemenata kao što su cink i bakar mogu poslužiti kao biološki markeri za dijagnosticiranje stanja poput Alzheimerove bolesti koja utječe na ravnotežu metala u tijelu. Dio smo razvoja novog znanstvenog područja pod nazivom ‘izotopska metalomika’ koja mjeri sastav stabilnih izotopa u ljudskom tijelu - zaključio je Moynier.

Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.