g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Bilim adamları diğer gezegenlerin kompozisyonunu ve atmosferini nasıl belirler?

Sanki popüler kültür, uzay keşfi ve diğer karasal gezegenler için büyüleyici arayışlarla ilgili haberlerle dolu. Güneş sistemindeki (ayı saymadan) yalnızca diğer iki gezegenin yüzeylerinde bulunduğumuz göz önüne alındığında, güneş sisteminin içindeki ve dışındaki birçok gezegen ve ayın bileşimi konusunda kendimize güveniyor gibiyiz.

Bilim adamları bir gezegenin potansiyel olarak yaşanabilir olduğunu iddia ettiklerinde, sadece rastgele mi tahmin ediyorlar? Milyonlarca veya milyarlarca mil uzaktaki gezegenlerin kompozisyonunu ve atmosferini nasıl belirleyebilirler?

Gezegenin bileşimini belirleyin ...

Yüz yıl önce astronomi şu andan çok farklıydı. O zamanlar uzak gezegenlerin hızı, boyutu, bileşimi ve atmosferik bileşimi spekülasyondan başka bir şey değildi, ancak geçen yüzyılda teknolojimiz inanılmaz bir ilerleme kaydetti. Güneş sistemimize bakarken, gezegenlerinin bileşimini dünyaya çok yakın olmalarına dayanarak tahmin edebiliriz. Mars ve Venüs gibi bazı gezegenler için, neyden yapıldıklarını doğrulamak için yüzeylerini bizzat ziyaret ettik, ancak güneş sistemi komşularımızın henüz ziyaret edilmemiş birçok yüzeyine sahibiz.

Bununla birlikte, dünyanın bileşimini ve boyutunu, özellikle de yoğunluğunu biliyoruz, bu yüzden anlamak için aynı bilgiyi diğer gezegenlerle karşılaştırmak için kullanabiliriz. Aynı yoğunluğa sahip bir karasal gezegen bulursak, bileşimlerinin benzer olduğunu varsayabiliriz (silikat kayası, demir-nikel çekirdeği çevrelemektedir). Bir gezegen Dünya'dan çok daha büyük ancak daha az yoğunsa, dev bir gaz gezegeni (Jüpiter, Satürn, Uranüs gibi) olma olasılığı daha yüksektir ve bir kayayı çevreleyen hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerden oluşabilir. Veya erimiş metalin çekirdeği.

Ancak bir gezegenin yoğunluğunu belirlemek başka bir çetrefilli konudur çünkü onun kütlesini ve hacmini bilmemiz gerekir. Yörüngeyi öğrenmemize ve Newton'un fizik yasalarına dayanarak, kütlesini ana yıldız üzerindeki etkisine dayanarak hesaplayabiliriz. Bir gezegen bir yıldızın yörüngesinde döndüğünde, gezegenin kütlesi yıldız üzerinde küçük bir çekim kuvveti yaratır. Bu yalpalama, gezegenin yıldızı çekmesi ve hızını hafifçe değiştirmesidir; yaygın olarak Doppler etkisi olarak bilinen kırmızıya kayma ve maviye kayma hakkındaki bilgilerimize göre, bu hız değişiklikleri bize gezegen benzeri nesneler hakkında çok doğru bilgi verebilir. kalite.

Resim: Redshift ve blueshift şeması (resim kaynağı: kablolu)

Bununla birlikte, hacim ölçümü biraz daha az hassas bir bilimdir. Tutulmayı gözlemleyerek (bir gezegen bir yıldızın önünden geçtiğinde) veya bir uydu bir gezegenin önünden geçtiğinde, geçiş nedeniyle ışığın azaldığını tespit edebiliriz. Bir gezegen bir yıldızın önünden geçtiğinde, yıldız yüzeyinin belirli bir bölümünü bloke eder ve bu kısım çapına kadar ölçülebilir. Çap hesaplandığı ve kürenin şekli alındığı sürece hacim daha doğru ölçülebilir.

Hacmi ve kütleyi bilerek yoğunluk doğal olarak hesaplanabilir, bu da gezegenin hangi "türe" ait olduğunu bilmemizi sağlar (kayalık, erimiş, toprak benzeri, gaz devi veya tamamen farklı) şeyler). Bu ölçümlere dayanarak yüzeydeki elemanların türünü tahmin edebiliriz.

Gezegen atmosferi

Bir gezegenin atmosferik bileşimini belirlemek daha zor görünebilir, ancak gerçekte akıllıca basittir. Bir nesnenin üzerindeki ışık her gözlemlendiğinde, ışığın filtrelenmiş kısmı ölçülebilir. Örneğin, uzak bir gezegeni gözlemlediğimizde, atmosferinden geçen yıldızların ışığını tespit edebiliriz. Bu noktada, farklı elementler ışığı doğrudan geçmesine izin vermek yerine absorbe edecek, ancak spektrumun yalnızca belirli kısımlarını absorbe edecekler. Bu bir "ışık sinyali" oluşturur.

Örnek: Optik sinyal örneği (resim kaynağı: görme öğrenme)

Gökbilimciler, spektrometre adı verilen bir enstrüman kullanarak atmosferden geçen ışığı ölçebilir ve ardından spektrumunu bir barkod gibi görünmesi için genişletebilir. Spektrumun "eksik" kısmı bize atmosferde tam olarak hangi elementlerin olduğunu söyler, çünkü bilinen her elementin ışık absorpsiyonunu ölçtük ve bunu standart bir tablo haline getirdik.

Örneğin, dünyadan bir spektruma bakarsak, bu "barkod" da nitrojen, oksijen ve argon ile ilişkili frekanslar kaybolacaktır çünkü bu elementler dünyanın atmosferini oluşturur (sırasıyla% 78,% 21 ve% 1) ). Bu spektrumları okumak bize evrenin "parmak izlerini" elde etme fırsatı verir ve bu ölçümleri daha iyi okuyup anlayabilmemizi sağlar.

Aslında, bazı spektrometreler görünür ışığı bile okumazlar, ancak görünür spektrumun (mikrodalgalar ve X-ışınları) dışındaki ışığı okurlar. Bu ölçümler aynı kuralları izler, ancak bize tüm evrendeki nesnelerin temel bileşimi hakkında birçok bilgi bile verebilir!