एक वर्गीकरण के बिना ग्रह
खगोलविदों ने दशकों से ग्रहों के लिए वर्गीकरण प्रणाली बनाई है — रॉकी स्थलीय, गैस विशाल, बर्फ के विशाल, हॉट जुपिटर — लेकिन ब्रह्मांड लगातार ऐसी वस्तुएं बनाता है जो किसी भी बॉक्स में साफ-सुथरे ढंग से फिट होने से इनकार करती हैं। James Webb Space Telescope ने अब L 98-59 d नाम के एक पास के एक्सोप्लैनेट की अवलोकन वापस कर दी है, जो वास्तव में एक नई श्रेणी की दुनिया का प्रतिनिधित्व करती प्रतीत होती है: जो मुख्य रूप से इसके आंतरिक भाग में चरम दबाव और तापमान पर गंधक के व्यवहार द्वारा परिभाषित है।
खगोलविदों की एक अंतर्राष्ट्रीय टीम द्वारा एक नए अध्ययन में प्रकाशित, निष्कर्ष एक ग्रह का वर्णन करते हैं जिसका वायुमंडल गंधक युक्त अणुओं की असामान्य रूप से उच्च प्रचुरता रखता है, जिसका घनत्व इसके आकार के लिए अपेक्षित से कम है, और जिसकी आंतरिक संरचना एक विशाल magma ocean शामिल करती प्रतीत होती है जो सक्रिय रूप से ज्वालामुखीय प्रक्रियाओं के माध्यम से गंधक यौगिकों को फंसाता है और चक्र करता है जो हमारे सौर मंडल में अभूतपूर्व पैमाने पर काम करता है।
लक्ष्य: L 98-59 d
L 98-59 d L 98-59 के चारों ओर तीन ग्रहों में से एक है, एक लाल बौना तारा जो पृथ्वी से लगभग 35 प्रकाश-वर्ष दूर है। NASA के TESS मिशन द्वारा इसकी खोज के बाद से यह प्रणाली महत्वपूर्ण खगोलीय हित की वस्तु रही है क्योंकि ग्रह छोटे रॉकी दुनियाओं के वायुमंडलीय लक्षण वर्णन के लिए सर्वोत्तम अवसर प्रदान करते हैं। पृथ्वी की त्रिज्या के लगभग 1.5 गुना और इसके द्रव्यमान के दोगुने पर, L 98-59 d छोटे रॉकी ग्रहों और बड़ी समुद्र की दुनियाओं या उप-नेप्च्यून के बीच सीमावर्ती क्षेत्र में स्थित है।
अपने होस्ट तारे के निकटता का मतलब है कि यह तीव्र विकिरण प्राप्त करता है और केवल कुछ दिनों में परिक्रमा करता है। ये स्थितियां इसके वायुमंडल को गर्म और गतिशील बनाती हैं, JWST के Near-Infrared Spectrograph द्वारा spectroscopic अवलोकन के लिए आदर्श।
JWST ने क्या खोजा
टेलीस्कोप की वायुमंडलीय अवलोकन ने गंधक डाइऑक्साइड और अन्य गंधक-असर वाले यौगिकों के हस्ताक्षर प्रकट किए जो सांद्रता में हैं जो पृथ्वी या Venus पर अंशांकित मानक ज्वालामुखी outgassing मॉडल से खगोलविदों की अपेक्षा से अधिक है। और भी आश्चर्यजनक रूप से, ग्रह की bulk density अपने आकार और संरचना से कम है जो अगर यह केवल चट्टान और लोहे से बना होता।
अनुसंधान टीम की व्याख्या high-pressure chemistry पर आधारित है: L 98-59 d संभवतः एक गहरा magma ocean रखता है — पिघली हुई silicate चट्टान की एक विशाल परत जो हजारों किलोमीटर इसके आंतरिक भाग तक फैली हुई है। उन गहराई पर पाए जाने वाले असाधारण दबाव पर, गंधक सतह की स्थितियों में जैसे व्यवहार करता है उससे अलग तरीके से व्यवहार करता है। वायुमंडल में स्वतंत्र रूप से outgas करने के बजाय, गंधक का अधिकांश भाग पिघली हुई चट्टान में शामिल हो जाता है, magma ocean में विघटित रहता है और ग्रह की समग्र density को पूरी तरह से ठोस रॉकी शरीर की तुलना में कम करता है।
ग्रहीय पैमाने पर ज्वालामुखी रसायन विज्ञान
JWST से अवलोकनीय वायुमंडलीय रसायन विज्ञान केवल गंधक के अंश का प्रतिनिधित्व करता है जो magma ocean से गैस चरण में बच गया है। यह अंश विशिष्ट spectral हस्ताक्षर का उत्पादन करने के लिए काफी बड़ा है, लेकिन यह ग्रह के कुल गंधक सूची का एक छोटा हिस्सा हो सकता है। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि magma ocean गंधक सांद्रता रख सकता है जो पृथ्वी के आंतरिक भाग की तुलना में अनेक गुना अधिक है, तारे से tidal बलों द्वारा और भारी तत्वों के radiogenic क्षय से उत्पादित तीव्र ताप द्वारा बनाए रखा जाता है।
इस प्रकार की गंधक चक्र का हमारे सौर मंडल में कोई सीधा सादृश्य नहीं है। पृथ्वी के पास एक गंधक चक्र है, लेकिन यह plate tectonics, जैविक प्रक्रियाओं और मध्यम ज्वालामुखी के माध्यम से कार्य करता है। L 98-59 d के अवलोकन से जुड़े गंधक प्रसंस्करण के पैमाने को fundamentally विभिन्न परिमाण की भू-रासायनिक गतिविधि का प्रतिनिधित्व करेंगे।
ग्रहीय विज्ञान के लिए निहितार्थ
L 98-59 d को एक संभावित sulfur world के रूप में पहचानना कई महत्वपूर्ण निहितार्थ रखता है। सबसे पहले, यह सुझाव देता है कि magma ocean ग्रह पहले से अनुमानित होने की तुलना में बहुत अधिक सामान्य हो सकते हैं, और यह दिखता है कि वे JWST द्वारा प्रकाश-वर्ष की दूरी पर पता लगाने योग्य रासायनिक हस्ताक्षर का उत्पादन करते हैं। दूसरा, यह आकार या संरचना द्वारा ग्रहों को समूहबद्ध करने वाली मौजूदा वर्गीकरण योजनाओं को चुनौती देता है जो observable गुणों को निर्धारित करने में volatile chemistry — गंधक सहित — के प्रमुख भूमिका के लिए जिम्मेदार नहीं हैं।
तीसरा, यह habitability की सीमाओं के बारे में सवाल उठाता है। पृथ्वी पर sulfur-rich वातावरण extremophile जीवन का समर्थन करते हैं। क्या L 98-59 d पर sulfur रसायन विज्ञान जीवविज्ञान को कभी अनुमति दे सकता है, यह गहराई से सट्टा है, लेकिन आविष्कार उस रासायनिक पैरामीटर स्थान को व्यापक करता है जिसे astrobiologists को विचार करना चाहिए।
JWST का बढ़ता एक्सोप्लैनेट पोर्टफोलिओ
L 98-59 d परिणाम JWST से आश्चर्यजनक exoplanet वायुमंडलीय अवलोकन के तेजी से बढ़ते कैटलॉग में जोड़ते हैं। विज्ञान संचालन शुरू करने के बाद, टेलीस्कोप ने carbon dioxide, methane, और water vapor को ग्रहों के प्रकारों की एक श्रृंखला में exoplanet वायुमंडल में पहचाना है, पद्धतिगत रूप से comparative planetology के एक नई विज्ञान के लिए अनुभवजन्य नींव का निर्माण किया है। प्रत्येक खोज किस प्रकार की दुनियां मौजूद हैं, विभिन्न रासायनिक शासन कितने सामान्य हैं, और भविष्य के मिशनों को हमारे सौर मंडल से परे जीवन का पता लगाने के लिए कौन से हस्ताक्षर का पता लगाना पड़ सकता है, इसकी समझ को परिमार्जित करता है।
यह लेख Science Daily द्वारा रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on sciencedaily.com