JWST అధ్యయనం మినీ-నెప్ట్యూన్‌లలో లోతైన నీరు దాగి ఉండవచ్చని సూచిస్తోంది

సాధారణంగా కనిపించే ఒక గ్రహ రకం అనుకున్నదానికంటే చదవడం ఎందుకు కష్టమో

సూర్య కుటుంబం వెలుపల కనిపించే అత్యంత సాధారణ ప్రపంచాలలో ఉప-నెప్ట్యూన్ గ్రహాలు ఒకటి, అయినప్పటికీ వాటిని అర్థం చేసుకోవడం చాలా తక్కువ సహజంగా అనిపించే అంశాలలో ఒకటిగా మిగిలింది. ఇవి భూమికంటే పెద్దవి, నెప్ట్యూన్ కంటే చిన్నవి, మరియు ఇప్పటివరకు నివేదించిన 6,300 కంటే ఎక్కువ ధృవీకరించబడిన ఎక్స్‌ప్లానెట్లలో గణనీయమైన వాటాను కలిగి ఉన్నాయి. అయినప్పటికీ, ఈ గ్రహాలు వాస్తవానికి దేనితో తయారయ్యాయి, వాటి అంతర్గత నిర్మాణం ఎలా ఏర్పాటైందో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఇంకా ఖచ్చితంగా నిర్ధారించలేకపోతున్నారు.

యునైటెడ్ స్టేట్స్ మరియు కెనడాలోని సహచరులతో కలిసి చికాగో విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు నేతృత్వం వహించిన కొత్త అధ్యయనం, ఈ రంగంలోని ప్రధాన పరిశీలనా పరికరాలలో ఒకటి ఈ ప్రపంచాలు కలిగి ఉన్న నీటిలో పెద్ద భాగాన్ని కోల్పోతుండవచ్చని వాదిస్తోంది. The Astrophysical Journal లో ప్రచురితమైన ఈ పేపర్ TOI-270 d పై దృష్టి సారించింది, ఇది భూమికి సుమారు 73 కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉన్న ఒక ఉప-నెప్ట్యూన్, మరియు అలాంటి గ్రహాల్లోని నీరు హైడ్రోజన్-సమృద్ధమైన వాతావరణం కింద దాగి ఉండవచ్చని, టెలిస్కోపులు గమనించగలిగే పై పొరలలో సమానంగా కలిసిలేదని సూచిస్తోంది.

ఈ ఫలితం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఎక్స్‌ప్లానెట్ వాతావరణాల రసాయనాన్ని అంచనా వేయడానికి ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్‌పై పెరుగుతున్న విధంగా ఆధారపడుతున్నారు. కొత్త మోడలింగ్ సరైనదైతే, ఇప్పటికే ఎక్స్‌ప్లానెట్ శాస్త్రానికి కేంద్రమైన గ్రహాల విస్తృత వర్గానికి వెబ్ నుండి వచ్చే స్పెక్ట్రాలు కథలోని ఒక భాగాన్ని మాత్రమే వెల్లడించగలవు.

TOI-270 d పై పరిశోధకులు ఏమి మోడల్ చేశారు

TOI-270 d తులనాత్మకంగా సమీపంలో ఉండటం, అలాగే ఆధునిక పరికరాలతో ఇప్పటికే అధ్యయనం చేయబడటం వల్ల ఉపయోగకరమైన పరీక్షా ఉదాహరణ. ఈ గ్రహం 2019 లో కనుగొనబడింది మరియు భూమి వ్యాసార్థానికి సుమారు రెండింతలు, భూమి ద్రవ్యరాశికి సుమారు 4.2 రెట్లు కలిగి ఉంది. ఇది ఒక ఎరుపు బొమ్మ నక్షత్రాన్ని ప్రతి 11.4 రోజులకు ఒకసారి చుట్టేస్తుంది, అలాగే ఆ వ్యవస్థలో TOI-270 b, TOI-270 c అనే సహోదర గ్రహాలు కూడా ఉన్నాయి.

JWST తో జరిగిన గత పరిశీలనలు TOI-270 d వాతావరణంలో కార్బన్ డైఆక్సైడ్, మీథేన్, హైడ్రోజన్‌లను గుర్తించాయి. ఆ రసాయన కలయిక నీరు ఉండే అవకాశాన్ని సూచిస్తోంది, కానీ ఆ నీరు ఎక్కడ ఉంది, ఏ రూపంలో ఉంది అన్నదానికి సులభమైన సమాధానాన్ని ఇవ్వదు. ఇలాంటి ప్రపంచంలో నీరు, మనకు పరిచయమైన భూపరిస్థితులకంటే చాలా భిన్నమైన పరిస్థితుల్లో ఉండవచ్చు. అది హైడ్రోజన్‌తో కలిసిపోయి ఉండవచ్చు, లోతైన పొరలుగా విడిపోయి ఉండవచ్చు, లేదా అత్యంత ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనంతో నియంత్రిత స్థితుల్లో ఉండవచ్చు.

ఆ అనిశ్చితిని పరిశీలించడానికి, బృందం గ్రహ వాతావరణం మరియు అంతర్గత నిర్మాణం రెండింటినీ అనుకరించే కంప్యూటర్ మోడళ్లను నడిపింది. వారి లక్ష్యం నీటి ఉనికిని నిర్ధారించడమే కాదు, అంచనా వేసిన పరిస్థితుల్లో నీరు మరియు హైడ్రోజన్ కలిసి ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో పరీక్షించడం కూడా.

అధ్యయనపు కేంద్ర నిర్ణయం ఏమిటంటే, ఉష్ణోగ్రత మరియు కూర్పు కలిసి పనిచేసి రెండింటినీ భౌతికంగా వేరు చేయగలవు. TOI-270 d లో, తులనాత్మకంగా నీటితో సమృద్ధిగా ఉన్న అంతర్గత భాగం మరియు సుమారు 537 డిగ్రీల సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రత కలిసి ఉంటే, నీరు హైడ్రోజన్ పొర కిందకు మునిగిపోయే అవకాశం ఉందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. అలా జరిగితే, టెలిస్కోప్ పరిశీలనలు ఎక్కువగా పై హైడ్రోజన్-ఆధిక్య వాతావరణాన్నే నమూనా తీసుకుంటాయి, కానీ కింద ఉన్న, మరింత పెద్దదై ఉండే అవకాశమున్న నిల్వను కోల్పోతాయి.

ఇది టెలిస్కోప్ డేటా వ్యాఖ్యానాన్ని ఎందుకు మారుస్తుంది

దీనర్థం వెబ్ విఫలమవుతోందని కాదు. కొన్ని గ్రహాల నిర్మాణం అత్యుత్తమ పరిశీలనలను కూడా స్వభావతః అసంపూర్ణంగా చేయవచ్చని అర్థం. టెలిస్కోపులు వాతావరణపు అతి పై పొరల ద్వారా వెళ్లే లేదా వాటి నుంచి వెలువడే కాంతినే చదువుతాయి. ఆ పొరలు లోతైన అంతర్గత భాగంతో బాగా కలిసివుండకపోతే, కొలిచిన రసాయన కూర్పు క్రింద ఉన్నదాన్ని తక్కువగా ప్రతిబింబించవచ్చు.

ఇది ఉప-నెప్ట్యూన్ అంతర్గత నిర్మాణాలు విస్తృతంగా కలిసివుంటాయని భావించే సరళ దృశ్యం నుండి ఒక ముఖ్యమైన మార్పు. బాగా కలిసిన గ్రహం వాతావరణ రీడింగ్స్‌ను మొత్తం ప్రపంచానికి బలమైన మార్గదర్శకంగా చేస్తుంది. పొరలుగా ఉన్న గ్రహంలో అలా ఉండదు. అటువంటి పరిస్థితిలో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు గెలాక్సీలో అత్యంత సాధారణమైన కొన్ని గ్రహాల నీటి పరిమాణాన్ని తక్కువగా అంచనా వేస్తుండవచ్చు.

ఇది ఒకే ఒక వస్తువుకు మించిన విషయం. ఉప-నెప్ట్యూన్‌లకు మన సౌరవ్యవస్థలో సమీప అనలాగ్ లేదు, కాబట్టి అవి శాస్త్రీయంగా అసౌకర్యకరమైనవి: మిల్కీ వేలో అవి సాధారణమైనవే, కానీ పరిశోధకులు మరియు ప్రజలకు అత్యంత పరిచయమైన గ్రహాల జాబితాలో లేవు. సమీప ఉదాహరణ లేకపోవడంతో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు వాటి ద్రవ్యరాశి, వ్యాసార్థం, వాతావరణ డేటా ఆధారంగా, తరచుగా పరోక్ష నిర్ధారణ ద్వారా, వాటి స్వభావాన్ని అంచనా వేయాల్సి వచ్చింది.

అనేక ఉప-నెప్ట్యూన్‌లు మందమైన, మబ్బుతో నిండిన వాతావరణాలను కలిగి ఉన్నట్లు కనిపించడంవల్ల ఈ పని మరింత కష్టమవుతుంది. ఆ వాతావరణాలు ఇప్పటికే పరిశీలనను క్లిష్టతరం చేస్తాయి. కొత్త అధ్యయనం, అణువులు గుర్తించినప్పటికీ, లోతైన నిర్మాణం ఇంకా దాగి ఉండవచ్చని సూచిస్తూ మరొక జాగ్రత్తను జోడిస్తోంది.

ఉప-నెప్ట్యూన్ పరిశోధనలో తదుపరి దశ

ఈ పని అన్ని ఉప-నెప్ట్యూన్‌లపై ప్రశ్నను పూర్తిగా ముగించదు, అలాగే దాగి ఉన్న నీటిని నేరుగా చిత్రీకరించదు. ఇది ఒక నిర్దిష్ట గ్రహం, ఒక నిర్దిష్టంగా తెలిసిన వాతావరణ సంకేతాల సమితిపై ఆధారపడిన మోడలింగ్ అధ్యయం. కానీ ఇది భవిష్యత్ పరిశీలనలను అర్థం చేసుకోవడానికి, పాత ఊహలను తిరిగి పరిశీలించడానికి ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు మరింత స్పష్టమైన భౌతిక రూపరేఖను ఇస్తుంది.

వెబ్ మరియు విస్తృత ఎక్స్‌ప్లానెట్ సమాజానికి దీని అర్థం, తదుపరి పరిశోధనా దశ నీటికి సంబంధించిన రసాయనం ఉందా అనే ప్రశ్న కంటే, గ్రహాల పొరల నిర్మాణం దూరం నుంచి ఏమి చూడగలమో ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో అనే దానిపై ఎక్కువ దృష్టి సారించవచ్చు. ఇలాంటి ద్రవ్యరాశులు, ఉష్ణోగ్రతలు, వాతావరణ కూర్పులు కలిగిన సమాన గ్రహాలను ఇప్పుడు ఆ దృష్టితో పరిశీలించవచ్చు.

TOI-270 d ప్రత్యేకంగా విలువైనది, ఎందుకంటే అది బహు-గ్రహ వ్యవస్థలో ఉంది, దీని ద్వారా శాస్త్రవేత్తలు ఒకే నక్షత్రం చుట్టూ ఏర్పడిన సంబంధిత ప్రపంచాలను పోల్చుకోవచ్చు. మూడు గ్రహాల మధ్య ఉన్న తేడాలు పొరల అంతర్గత నిర్మాణాలు సాధారణ ఫలితమా లేదా మరింత ప్రత్యేక సందర్భమా అనే విషయాన్ని పరిశోధకులు పరీక్షించడంలో సహాయపడవచ్చు.

మరింత విస్తృతంగా చూస్తే, ఈ అధ్యయం ఎక్స్‌ప్లానెట్ శాస్త్రం ఇప్పుడు గణన లెక్కల దశ నుంచి గ్రహాల వ్యాఖ్యానం దశకు మారుతోందని గుర్తుచేస్తుంది. ప్రపంచాలను లెక్కించి, వాటిని పరిమాణం ఆధారంగా వర్గీకరించడం మాత్రమే ఇక సరిపోదు. కష్టమైన సమస్య వాటి అంతర్గత నిర్మాణం, రసాయనం, పరిణామాన్ని అర్థం చేసుకోవడమే, ముఖ్యంగా సూర్యుని చుట్టూ తిరిగే ఏదికీ పోలిక లేని వర్గాల కోసం.

వేడి ఉప-నెప్ట్యూన్‌లపై హైడ్రోజన్ కింద నీరు దాగి ఉండగలిగితే, గెలాక్సీలో ఆధిపత్యం ఉన్న గ్రహ రకాలలో ఒకటిని అర్థం చేసుకునే విధానం మారిపోతుంది. అలాగే, వాతావరణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ మాత్రమే మనకు చెప్పగలిగే దాని పరిమితులు మరింత స్పష్టమవుతాయి. దూర ప్రపంచాలను కాంతి యొక్క పలుచని పొరల ద్వారా అర్థం చేసుకోవడంపై నిర్మితమైన ఈ రంగానికి, ఇది ఒక హెచ్చరిక కూడా, ఒక అవకాశం కూడా: డేటా ఇంకా శక్తివంతంగానే ఉంది, కానీ వాటిని చదవడానికి ఉపయోగించే మోడళ్లు మరింత అధునాతనంగా మారాల్సి రావచ్చు.

ఆ అర్థంలో, TOI-270 d కేవలం మరో ఎక్స్‌ప్లానెట్ ఫలితం కాదు. సరిహద్దు ఎంత వేగంగా మారుతోందో చూపించే ఒక కేస్ స్టడీ ఇది. పరికరాలు ఎంత ఖచ్చితంగా మారితే, ఆ పరికరాలు ఏమి చూస్తున్నాయి, ఏమి చూడడం లేదు అన్నదాన్ని వివరించడంలో గ్రహ నిర్మాణం అంతే ముఖ్యమవుతుంది.

ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదిక ఆధారంగా రూపొందింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.