Verre rotsachtige planeten hebben misschien een chemische samenstelling die in niets lijkt op die van de aarde

Als een echte Captain Kirk ooit op zoek gaat naar andere sterren op zoek naar rotsachtige planeten zoals de onze, zal hij misschien veel vreemde nieuwe werelden vinden waarvan de ingewanden eigenlijk niet lijken op die van de aarde.

Een paar zware elementen die op 23 witte dwergsterren zijn gestrooid, suggereert dat de meeste rotsachtige planeten die ooit om de sterren cirkelden ongebruikelijke chemische samenstellingen hadden, rapporteren onderzoekers online op 2 november in Natuurcommunicatie. De elementen, vermoedelijk puin van kapotte werelden, bieden een mogelijk kijkje in de mantels van de planeten, het gebied tussen hun korst en kern.

„Deze planeten zouden volkomen vreemd kunnen zijn aan wat we gewend zijn te denken“, zegt geoloog Keith Putirka van de California State University, Fresno.

Maar afleiden waaruit een lang vervlogen planeet bestond uit wat hij achterliet, is vol moeilijkheden, waarschuwt Caltech-planeetwetenschapper David Stevenson. Rotsachtige werelden buiten het zonnestelsel kunnen exotische chemische samenstellingen hebben, zegt hij. „Het is gewoon dat ik denk dat dit papier niet kan worden gebruikt om… bewijzen Dat.“

Nadat een ster als de zon uitzet tot een rode reuzenster, blaast hij uiteindelijk zijn atmosfeer uit en laat zijn kleine, dichte kern achter, die een witte dwerg wordt. De grote zwaartekracht van die ster sleept zware chemische elementen naar binnen, dus de meeste witte dwergen hebben ongerepte oppervlakken van waterstof en helium.

Maar meer dan een kwart van deze sterren heeft oppervlakken met zwaardere elementen zoals silicium en ijzer, vermoedelijk van planeten die ooit om de ster cirkelden en aan hun einde kwamen toen deze uitbreidde tot een rode reus (SN: 15/8/11). De zware elementen op deze witte dwergen hebben nog geen tijd gehad om onder het stellaire oppervlak te zinken.

Om die reden heeft Siyi Xu, een astronoom van het Gemini Observatorium in Hilo, Hawaii, lange tijd witte dwergen bestudeerd. Toen ontmoette ze Putirka. Omdat hij een geoloog is, „had hij zoiets van: ‚Oh! We kunnen dit probleem vanuit een nieuw perspectief bekijken’”, zegt Xu.

Xu had de overvloed aan chemische elementen gemeten die bezaaid zijn met witte dwergen door de golflengten van licht of spectra te bestuderen die door de sterren worden uitgezonden. Putirka realiseerde zich dat die metingen konden aangeven uit welke gesteenten en mineralen de mantels van de vernietigde planeten bestonden, die het grootste deel van het gesteente van een kleine planeet uitmaken, omdat verschillende gesteenten en mineralen verschillende chemische elementen bevatten.

Door witte dwergen binnen 650 lichtjaar van de zon te onderzoeken, kwamen Putirka en Xu tot een verrassende conclusie over de uiteengescheurde rotsplaneten. In tegenstelling tot de conventionele wijsheid leken de meeste van hun planetaire mantels niet op die van de rotsachtige planeten van de zon – Mercurius, Venus, Aarde en Mars, zeggen de onderzoekers.

Sommige witte dwergen hebben bijvoorbeeld veel silicium. Dat suggereert dat de mantels van hun planeten kwarts hadden – een mineraal dat in zijn pure vorm uitsluitend uit silicium en zuurstof bestaat. Maar er is weinig of geen kwarts in de aardmantel. Een planeet met een kwartsrijke mantel zou waarschijnlijk sterk verschillen van de aarde, zegt Putirka.

Dergelijke exotische minerale samenstellingen kunnen bijvoorbeeld invloed hebben op vulkaanuitbarstingen, continentale drift en het deel van het oppervlak van een planeet dat bestaat uit oceanen versus continenten. En al die verschijnselen kunnen de ontwikkeling van het leven beïnvloeden.

Stevenson is echter sceptisch over de nieuwe bevinding. Als je de elementaire samenstelling van een ‚vervuilde witte dwerg‘ meet, zegt hij, ‚weet je niet hoe je die getallen moet verbinden met waar je mee begon‘.

Dat komt deels omdat de vernietiging van rotsachtige werelden rond zonachtige sterren ingewikkeld is, zegt Stevenson. De planeten worden eerst beschoten door het felle licht van de rode reus. Dan kunnen ze worden opgeslokt door de uitdijende atmosfeer van de ster en kunnen ze zelfs op een andere planeet neerstorten.

Elk van deze traumatische gebeurtenissen kan de elementaire samenstelling van een planeet veranderen, en mogelijk ook sommige elementen naar de witte dwerg sturen voor andere. Als gevolg hiervan weerspiegelen de planetaire overblijfselen die op één moment in de tijd op het oppervlak van de ster terechtkomen, mogelijk niet de oorspronkelijke samenstelling van de wereld.

Xu is het ermee eens dat astronomen niet precies weten hoe het uiteenvallen verloopt of welke elementen uiteindelijk op de witte dwerg vallen. Toekomstige theoretische studies kunnen daar inzicht in geven, zegt ze.

Ze merkt ook op dat astronomen asteroïden hebben gevangen die uiteenvallen rond witte dwergen, wat een klein kijkje biedt in het feitelijke uiteenvallen. En toekomstige observaties van deze witte dwergen, zegt ze, kunnen helpen om eventuele veranderingen in de samenstelling van de elementen in de loop van de tijd aan het licht te brengen.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert