शास्त्रज्ञांच्या एका आंतरराष्ट्रीय संघाने सूर्यमालेच्या बाहेर असलेल्या खगोलीय पिंडाचे गुणधर्म मॅप केले आहेत जे अभूतपूर्व भूवैज्ञानिक आणि वातावरणीय कॉन्फिगरेशन सादर करतात. अभ्यासाचे लक्ष्य L 98-59 d आहे, एक खडकाळ जग आपल्या ग्रहापासून 35 प्रकाश वर्षांच्या अंतरावर आहे, जे लाल बटू ताऱ्याभोवती फिरते. विश्लेषणे दर्शवतात की या खगोलीय पिंडाची पृष्ठभाग संपूर्णपणे वितळलेल्या खडकांनी व्यापलेली आहे, ज्यामुळे एक विशाल कायमस्वरूपी द्रव साठा तयार होतो. साइटवरील तापमान 1,500 °C पेक्षा जास्त आहे, अशी स्थिती ज्यामुळे पृष्ठभागाच्या आवरणाचे घनीकरण अशक्य होते आणि अत्यंत वातावरण तयार होते.
उच्च-सुस्पष्टता साधनांद्वारे कॅप्चर केलेल्या डेटावरून विशिष्ट रासायनिक संयुगे, विशेषतः हायड्रोजन सल्फाइड आणि सल्फर डायऑक्साइडने भरलेले दाट वातावरण दिसून आले. या घटकांच्या मुबलक उपस्थितीमुळे सल्फरशी संबंधित तीव्र गंधांच्या उत्सर्जनासह विलक्षण रासायनिक वैशिष्ट्ये या ठिकाणी आढळतात. ऑक्सफर्ड विद्यापीठातील तज्ञांच्या नेतृत्वाखालील आणि नेचर ॲस्ट्रॉनॉमी या वैज्ञानिक जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या अभ्यासात या दूरच्या जगाच्या अंतर्गत आणि बाह्य गतिशीलतेचा तपशील देण्यासाठी थेट निरीक्षणांसह एकत्रित प्रगत संगणक सिम्युलेशन वापरण्यात आले.
तपासणीत असे दिसून आले आहे की L 98-59 d ची त्रिज्या पृथ्वीपेक्षा 1.6 पट जास्त आहे, परंतु त्याची घनता खूपच कमी आहे, ज्याची गणना सुमारे 2.2 g/cm³ आहे. हे प्रमाण आतमध्ये मोठ्या प्रमाणात अस्थिर घटक ठेवण्याचे सूचित करते, जे विस्तृत भूवैज्ञानिक कालखंडात हळूहळू वातावरणात सोडले जातात. हा शोध ग्रहांच्या वर्गीकरणाच्या पारंपारिक मॉडेल्सना आव्हान देतो, सतत मॅग्मा महासागर आणि अत्यंत गंधकयुक्त वातावरणाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत जगाच्या नवीन श्रेणीचा परिचय करून देतो.
थर्मल डायनॅमिक्स आणि तारकीय विकिरण
L 98-59 d च्या पृष्ठभागावरील द्रव अवस्थेची देखभाल थेट त्याच्या यजमान ताऱ्याच्या समीपतेशी जोडलेली आहे. कमी वस्तुमान असलेला लाल बटू एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण आकर्षणाचा वापर करतो, ज्यामुळे भरती-उष्णता म्हणून ओळखली जाणारी घटना निर्माण होते.
या अंतर्गत यांत्रिक प्रक्रियेत विशिष्ट वैशिष्ट्ये आहेत:
– खडकाळ शरीरातील नैसर्गिक थंड होण्यास प्रतिबंध करते.
– सिलिकेट लेयर फ्युज्ड राहील याची खात्री करते.
– दूरच्या ग्रहांच्या तुलनेत स्थानिक भूगर्भशास्त्र पूर्णपणे बदलते.
वायुमंडलीय रचना आणि रासायनिक प्रतिक्रिया
ग्रहाच्या सभोवतालचा जाड वायूचा थर वितळलेल्या आवरणाच्या निर्विघ्न प्रक्रियेद्वारे पोसला जातो. द्रव अवस्थेतील खडकाळ पदार्थ मोठ्या प्रमाणात वाष्पशील संयुगे सोडतात, ज्यामुळे वातावरण विषारी वायूंनी संतृप्त होते.
लाल बटूंद्वारे उत्सर्जित होणारे अतिनील किरणे या नव्याने सोडलेल्या वायूंशी थेट संवाद साधतात. हा परस्परसंवाद जटिल फोटोकेमिकल अभिक्रियांना चालना देतो ज्यामुळे वातावरणाची आण्विक रचना बदलते, रासायनिक नूतनीकरणाचे सतत चक्र तयार होते.
या डायनॅमिकचा परिणाम म्हणजे अत्यंत प्रमाणात ग्रीनहाऊस प्रभाव आहे, जो थर्मल इन्सुलेटर म्हणून कार्य करतो. वातावरणातील उष्णता टिकवून ठेवल्याने पृष्ठभाग गरम होण्यास मदत होते, ज्यामुळे दीर्घकाळापर्यंत मॅग्मा महासागराची स्थिरता सुनिश्चित होते.
प्रगत इन्स्ट्रुमेंटेशन आणि स्पेस डेटा संग्रह
L 98-59 d मध्ये उपस्थित असलेल्या रासायनिक घटकांची अचूक ओळख इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रममधील निरीक्षण क्षमतेमुळे शक्य झाली. जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपने त्याच्या ताऱ्यासमोर ग्रहाच्या संक्रमणादरम्यान मोजमाप घेतले.
या ट्रान्झिट इव्हेंट्स दरम्यान, उपकरणाच्या सेन्सर्सपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी तारेचा प्रकाश एक्सोप्लॅनेटच्या वातावरणातून जातो. भिन्न रेणू विशिष्ट तरंगलांबी शोषून घेतात, अनन्य स्वाक्षरी सोडतात जे रासायनिक फिंगरप्रिंटसारखे कार्य करतात.
संशोधकांनी स्पेक्ट्रोमेट्रिक रीडिंगमधून विविध माहिती एकत्रित केली, ग्रहाच्या एकूण वस्तुमानाच्या 1.5% पेक्षा जास्त पातळीवर सल्फरच्या उपस्थितीची पुष्टी केली.
शिवाय, 2.2 g/cm³ ची गणना केलेली सरासरी घनता कमी कॉम्पॅक्ट अंतर्गत रचना दर्शवते आणि मॉडेल्स सूचित करतात की लाल बौने प्रणालींमध्ये मॅग्मा महासागर विस्तारित भूवैज्ञानिक कालावधीसाठी टिकू शकतात.
ग्रहांच्या उत्क्रांतीचे संगणकीय मॉडेलिंग
L 98-59 d च्या निर्मितीचा इतिहास समजून घेण्यासाठी, खगोलशास्त्रज्ञांच्या टीमने थर्मोडायनामिक सिम्युलेशन विकसित केले जे स्टार सिस्टमच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर परत जातात. अल्गोरिदमने कोरचा कूलिंग रेट, वातावरणाचा दाब आणि कालांतराने वस्तुमान कमी होणे यासारख्या चलांवर प्रक्रिया केली. या गणितीय मॉडेल्सनी हे दाखवून दिले की ग्रहाची कमी घनता ही पारंपारिक महासागरीय जगामध्ये आढळणाऱ्या पाण्याने समृद्ध असलेल्या रचनेचा परिणाम नाही, तर त्याच्या प्राथमिक निर्मितीपासून आतील थरांमध्ये अडकलेल्या अस्थिर वायूंच्या मोठ्या प्रमाणात धारणा आहे.
ग्रहांच्या अंतर्भागाची दूरस्थ पुनर्रचना दुर्गम खगोलीय पिंडांचे विश्लेषण करण्यासाठी नवीन खगोल भौतिकी साधनांची प्रभावीता सिद्ध करते. फ्लुइड मेकॅनिक्स सिम्युलेशनसह स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा ओलांडून, शास्त्रज्ञ कोरपासून वरच्या वातावरणापर्यंत तापमान वितरण मॅप करू शकले. तपशिलांची ही पातळी आपल्याला हे समजून घेण्यास अनुमती देते की सल्फर, विश्वातील एक तुलनेने सामान्य घटक, सतत दबाव आणि उष्णतेच्या अत्यंत परिस्थितीच्या अधीन असताना ग्रहाची संपूर्ण भूवैज्ञानिक आणि हवामान उत्क्रांती कशी ठरवू शकते.
सूर्यमालेच्या निर्मितीशी समांतर
संपूर्णपणे वितळलेल्या पृष्ठभागासह जगाचा शोध ग्रहांच्या उत्क्रांतीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यांचा अभ्यास करण्यासाठी एक नैसर्गिक प्रयोगशाळा प्रदान करतो, ज्या प्रक्रिया आपल्या स्वतःच्या प्रणालीमध्ये देखील घडतात. त्यांच्या निर्मितीनंतरच्या पहिल्या दशलक्ष वर्षांमध्ये, पृथ्वी आणि मंगळ हे दोन्ही जागतिक मॅग्मा महासागराच्या टप्प्यातून गेले, ज्यामुळे लघुग्रहांच्या तीव्र भडिमारामुळे आणि किरणोत्सर्गी समस्थानिकांच्या विघटनाने निर्माण होणारी उष्णता. तथापि, सूर्यापासून जास्त अंतर आणि भिन्न शीतकरण गतिशीलतेमुळे, हे आदिम महासागर घनरूप झाले, आज आपल्याला माहित असलेले खडकाळ कवच तयार झाले आणि त्यानंतरचे द्रव पाणी साचू दिले. L 98-59 d च्या तपशीलवार अभ्यासामुळे ग्रहीय भूवैज्ञानिकांना चार भूगर्भीय सहस्राब्दींपूर्वी टेल्युरिक ग्रहांना आकार देणारी डिगॅसिंग आणि रासायनिक भेदाची यंत्रणा वास्तविक वेळेत पाहण्याची परवानगी मिळते. सल्फर आणि कार्बन सारखे अस्थिर घटक द्रव आवरण आणि सुरुवातीच्या वातावरणामध्ये कसे वितरीत केले जातात हे समजून घेणे एखाद्या ग्रहाला निर्जंतुक वातावरण बनवणारे घटक ठरवण्यासाठी किंवा प्रीबायोटिक रसायनशास्त्रासाठी अनुकूल परिस्थिती विकसित करण्यासाठी मूलभूत आहे.
शोध आणि निरीक्षण इतिहास
खगोलीय पिंड सुरुवातीला TESS उपग्रहाद्वारे 2019 मध्ये कॅटलॉग केले गेले होते, जे ताऱ्यांच्या चमकांमधील लहान थेंबांमधून एक्सोप्लॅनेट ओळखतात. त्यानंतरच्या निरीक्षण मोहिमा, नवीन पिढीच्या साधनांसह चालविल्या गेल्या, हे स्थापित खगोलीय वर्गीकरणांपेक्षा वेगळे करणारे विसंगत गुणधर्म प्रकट करण्यासाठी आवश्यक होते.
खगोलशास्त्रीय कॅटलॉगमधील नवीन श्रेणी
या अभ्यासात दस्तऐवजीकरण केलेल्या भौतिक आणि रासायनिक संरचनेसाठी मध्यवर्ती आकाराच्या एक्सोप्लॅनेटचे वर्गीकरण करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या पॅरामीटर्सचे पुनरावलोकन आवश्यक आहे. L 98-59 d दाट खडकाळ सुपर-अर्थ किंवा तथाकथित वायूयुक्त मिनी-नेपच्यूनच्या प्रोफाइलमध्ये बसत नाही.
सल्फर जगाच्या या नवीन वर्गाचे एकत्रीकरण आकाशगंगेतील ग्रहांच्या विविधतेची समज वाढवते. रेड ड्वार्फ्सच्या सभोवतालच्या सिस्टीमचे सतत मॅपिंग केल्याने समान थर्मल डायनॅमिक्समधून जाणारे इतर खगोलीय पिंड प्रकट झाले पाहिजेत.