Bilim insanları, Dünya’nın sıcak mantosunda gerçekleşen kimyasal süreçleri inceleyerek bazalt bazlı bir spektral kütüphane oluşturuyor. Bu yöntem, Güneş Sistemi dışındaki gezegenlerin yüzey bileşimini belirlemeye ve bu gezegenlerde su olup olmadığına dair kanıtlar elde etmeye yardımcı olabilir.

Cornell Üniversitesi’nden Mühendislik Profesörü Esteban Gazel, “Dünya’nın mantosu eridiğinde bazalt oluşur” diyerek, bazaltın jeolojik tarihin önemli bir kaydı olduğunu vurguladı.

Gazel, “Mars’ın mantosu eridiğinde de bazalt oluştu. Ay’ın yüzeyi büyük ölçüde bazalttan oluşuyor” dedi. Bu nedenle, Dünya’daki bazaltları analiz ederek James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) gelen verilerle ötegezegenlerin yapısını çözmeye çalışıyoruz” diye ekledi.

Ötegezegenler için yeni bir spektral kütüphane geliştiriliyor

Gazel ve Macalester College’dan Asistan Profesör Emily First, Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir çalışmaya imza attı. Çalışmalarında, minerallerin kayaları nasıl oluşturduğunu ve bu süreçlerin spektral izlerini nasıl bıraktığını anlamaya odaklanıyorlar.

Gazel, “Çoğu ötegezegenin bazalt üreteceğini biliyoruz çünkü yıldızlarının metal oranı, manto minerallerinin (demir-magnezyum silikatları) oluşmasına neden olur. Bu mineraller eridiğinde, oluşan lavların bazaltik olması beklenir. Bu sadece Güneş Sistemi’nde değil, tüm galakside yaygın bir durum” dedi.

Çalışmalar kapsamında, 15 farklı bazalt örneğinin yaydığı kızılötesi ışık ölçüldü. Böylece James Webb Uzay Teleskobu’nun tespit edebileceği bazalt spektral imzaları belirlendi.

Ötegezegenlerde su izleri nasıl tespit edilecek?

Eğer bir ötegezegende bazaltik lavlar yüzeye çıkıp soğuyorsa, bunlar sertleşerek kayalara dönüşüyor. Eğer gezegende su bulunuyorsa, bu bazalt kayaları suyla etkileşime girerek yeni mineraller oluşturabilir.

Bu mineraller arasında amfibol (hidratlı silikat) ve serpantin (yılan derisine benzeyen başka bir hidratlı silikat) bulunur. Bilim insanları, bazalt örneklerindeki küçük spektral farklılıkları inceleyerek bir ötegezegenin yüzeyinde veya iç yapısında su olup olmadığını belirleyebilir.

Ötegezegenlerde su arayışındaki zorluklar

Ötegezegenlerde suyun varlığını kanıtlamak anında gerçekleşen bir süreç değil. James Webb Uzay Teleskobu’nun ışık yılı uzaklıktaki bir gezegene odaklanması onlarca, hatta yüzlerce saat sürebilir. Ardından verilerin detaylı şekilde analiz edilmesi gerekecek.

Araştırma ekibi, yöntemlerini test etmek için Dünya’dan 48 ışık yılı uzaklıktaki “Süper Dünya” LHS 3844b’yi inceledi. Nikole Lewis’in laboratuvarında çalışan Ishan Mishra, bu gezegenin yüzeyini bazalt spektral verileriyle modellemek için özel bir bilgisayar kodu yazdı.

Lewis, “İlk olarak bu modelleme araçlarını Güneş Sistemi’ndeki buzlu uyduları incelemek için geliştirmiştik. Şimdi ise bu verileri ötegezegenleri anlamak için kullanıyoruz” dedi.

Ötegezegen yüzeyleriyle ilgili yapılan çalışmalar, genellikle tek bir kimyasal bileşeni ortaya koyan verilerle sınırlıydı. Ancak James Webb Uzay Teleskobu’nun sağladığı verilerle artık gezegenlerin yüzey bileşenleri daha detaylı şekilde incelenebilecek.

Araştırmacılar, gezegenlerin silisyum, alüminyum ve magnezyum oranlarını analiz ederek bu kayaların nasıl oluştuğunu ve hangi koşullar altında şekillendiğini anlamaya çalışıyor.

First, “Dünya’daki okyanus ortası sırtlarından çıkan bazalt lavları ile Hawaii gibi ada volkanlarının lavları arasında belirgin kimyasal farklılıklar var. Benzer kimyasal bileşime sahip kayalar bile farklı mineraller içerebilir, bu yüzden tüm bu detaylar önem taşıyor” dedi.

Bu yeni araştırma, önümüzdeki yıllarda JWST ve diğer gözlemevleri tarafından ötegezegenlerde su arayışında kullanılacak yeni bir yöntemi temsil ediyor.