Oksijen Açısından Zengin Ötegezegenler Jeolojik Olarak Aktif Olabilir

GJ 1132b gibi kayalık ötegezegenler, atmosfere gaz yayan volkanlara sahip olabilir. Bir araştırmaya göre, bu tür gezegenlerin iç kısımlarındaki oksijen bakımından zengin kayalar, mantonun erimesini hızlandırabilir ve muhtemelen jeolojik aktiviteyi körükleyebilir.

Oksijen, yaşamın bir yapı taşından daha fazlasıdır. Yeni bir araştırma, elementin bilim insanlarının uzak yıldızların yörüngesindeki gezegenlerin iç kısımlarını incelemelerine yardımcı olabileceğini öne sürüyor.

Laboratuvar deneyleri, daha yüksek konsantrasyonlarda oksijene maruz kalan kayaların, daha düşük miktarlarda maruz kalan kayalardan daha düşük sıcaklıklarda eridiğini göstermektedir. Araştırmacılar, Ulusal Bilimler Akademisi'nin bildirisinde yer alan bulgu, oksijen bakımından zengin kayalık ötegezegenlerin kalın bir manto tabakasına sahip olabileceğini ve muhtemelen jeolojik olarak aktif bir gezegen olabileceklerini öne sürüyor.

Bir gezegenin derinliklerindeki erimiş kaya, Dünya'da olduğu gibi, yüzeydeki jeolojik aktiviteye güç veren magmadır. Volkanik patlamalar sırasında, su buharı ve karbondioksit gibi uçucu maddeler magmatik sızıntıdan fışkırarak potansiyel olarak yaşam dostu atmosferler oluşturabilir. Ancak Dünya'da manto erimesine neden olan faktörler iyi anlaşılmamıştır ve bilim insanları, demir gibi metallerin rolüne odaklanma eğilimindeler.

Pekin'deki Yüksek Basınçlı Bilim ve Teknoloji İleri Araştırma Merkezi'nde gezegen bilimci olan Yanhao Lin, oksijenin kaya erimesi üzerindeki etkisinin göz ardı edildiğini söylüyor. Oksijen, Dünya'da ve muhtemelen kayalık ötegezegenlerde de en bol bulunan elementlerden biridir, diyor.

Yeni çalışmada, Lin ve meslektaşları, kaya altında sentetik, demir içermeyen bazalt kayanın erime sıcaklıklarını iki ortamda ölçtüler: oksijen açlığı çeken koşullar altında ve oksijen açısından zengin havaya maruz bırakılmış. Ekip, oksijenin erime üzerindeki etkisini izole etmek ve demirin kaya erimesi etkilerini dışlamak için sahte kaya kullandı.

Ekip, erimiş kayaların 1000°C'nin altına soğuduğunda, oksijenli bazalttaki minerallerin oksijeni tükenmiş örneklerden daha uzun süre eridiğini gözlemledi. Oksijenli kayalar, benzerlerinden 100°C daha düşük sıcaklıklarda sürekli olarak katılaştı.

Araştırmacılar, tuzun, buzun erime sıcaklığını düşürmesi gibi, oksijenin de benzer şekilde kayaların erimesini kolaylaştırdığı sonucuna varıyor. Lin, oksijenin katı kayadaki uzun silikon ve oksijen atom zincirlerini parçalayarak onları daha küçük parçalar oluşturmaya yöneltebileceğini varsayıyor.

Oksidasyon derecesi, genç bir ötegezegenin sıvımsı iç kısımlarının nihayetinde yeraltı katmanlarına nasıl yerleştiğini belirleyebilir. Araştırmacılar, daha düşük sıcaklıklarda daha oksitlenmiş ve erimeye daha yatkın bir iç kısmın, daha küçük bir katı çekirdeğe, daha kalın çamurlu bir mantoya ve daha fazla metalden yoksun kabuğa yol açabileceğini söylüyor.

Çalışmanın bir eksik tarafı, araştırmacıların yalnızca oksijenin, kayaların erime sıcaklığı üzerindeki etkisini test etmesidir. Ekip, muhtemelen gerçek dünyadaki birçok ötegezegenin iç kısmının bir parçası olan demir konsantrasyonu ve yüksek basınç gibi diğer faktörleri henüz dikkate almadı. Lin, bu ek faktörlerin erimeyi daha da tetikleyeceğini tahmin ediyor.

Araştırmaya dahil olmayan Oxford Üniversitesi'nden gezegen bilimcisi Tim Lichtenberg, çalışmanın "çok iyi bir çaba" olduğunu söylüyor. Manto erimesine yönelik diğer uyarılar, oksijenin katkısını aşabilir, ancak bu yeni sonuçların hala faydalı olduğunu belirtmek gerekiyor. Örneğin oksijenin potansiyel etkisini anlamak, bilim insanlarının astronomik gözlemlerinde karşılaştıkları herhangi bir ötegezegenin iç işleyişini ve tarihini açıklamak için değerli olabilir. Bilim insanları, diğer dünyaların atmosferlerini araştırmak için yeni başlatılan James Webb Uzay Teleskobu'nu kullanmaya hazırlanırken, bu yeni araştırma daha da değerli hale gelebilir.

Laboratuar deneyleri, elbette, gerçek hayattaki gezegensel iç mekanların tüm nüanslarını yakalayamaz. Ancak Lichtenberg, belirli türdeki ötegezegenlerin nasıl ortaya çıktığına dair teorilerin formülasyonunu yönlendirmek ve doğrulamak için çalışmanın gerekli olduğunu söylüyor. Simülasyonlar, modelleme gibi diğer tekniklerle birleştirildiğinde deneysel sonuçların kapsamını genişletebilir.