Aardachtige planeten komen misschien veel voor in het universum, een nieuwe UCLA-studie impliceert. Het team van astrofysici en geochemici presenteert nieuw bewijs dat de aarde niet uniek is. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap op 18 oktober.

"We hebben zojuist de kans verhoogd dat veel rotsachtige planeten op de aarde lijken, en er is een zeer groot aantal rotsachtige planeten in het universum, " zei co-auteur Edward Young, UCLA hoogleraar geochemie en kosmochemie.

De wetenschappers, onder leiding van Alexandra Doyle, een UCLA afgestudeerde student geochemie en astrochemie, een nieuwe methode ontwikkeld om de geochemie van planeten buiten ons zonnestelsel in detail te analyseren. Doyle deed dit door de elementen in rotsen te analyseren van asteroïden of rotsachtige planeetfragmenten die rond zes witte dwergsterren cirkelden.

"We bestuderen geochemie in gesteenten van andere sterren, dat is bijna ongehoord, ' zei Jong.

"De samenstelling van planeten buiten ons zonnestelsel leren is erg moeilijk, " zei co-auteur Hilke Schlichting, UCLA universitair hoofddocent astrofysica en planetaire wetenschap. "We hebben de enige mogelijke methode gebruikt - een methode die we hebben gepionierd - om de geochemie van gesteenten buiten het zonnestelsel te bepalen."

Witte dwergsterren zijn dicht, uitgebrande overblijfselen van normale sterren. Hun sterke aantrekkingskracht veroorzaakt zware elementen zoals koolstof, zuurstof en stikstof snel in hun binnenste zinken, waar de zware elementen niet door telescopen kunnen worden gedetecteerd. De dichtstbijzijnde witte dwergster die Doyle heeft bestudeerd, bevindt zich op ongeveer 200 lichtjaar van de aarde en de verste is 665 lichtjaar verwijderd.

"Door deze witte dwergen en de elementen in hun atmosfeer te observeren, we observeren de elementen in het lichaam dat om de witte dwerg draaide, " zei Doyle. De grote aantrekkingskracht van de witte dwerg verscheurt het asteroïde- of planeetfragment dat eromheen draait, en het materiaal valt op de witte dwerg, ze zei. "Het observeren van een witte dwerg is als het doen van autopsie op de inhoud van wat hij in zijn zonnestelsel heeft opgeslokt."

De gegevens die Doyle analyseerde, werden verzameld door telescopen, meestal van de W.M. Keck-observatorium in Hawaï, die ruimtewetenschappers eerder hadden verzameld voor andere wetenschappelijke doeleinden.

"Als ik alleen maar naar een witte dwergster zou kijken, Ik zou waterstof en helium verwachten, "Zei Doyle. "Maar in deze gegevens, Ik zie ook andere materialen, zoals silicium, magnesium, koolstof en zuurstof - materiaal dat op de witte dwergen is aangegroeid vanuit lichamen die om hen cirkelden."

Wanneer ijzer wordt geoxideerd, het deelt zijn elektronen met zuurstof, het vormen van een chemische binding tussen hen, zei Jong. "Dit heet oxidatie, en je kunt het zien als metaal in roest verandert, " zei hij. "Zuurstof steelt elektronen uit ijzer, ijzeroxide produceren in plaats van ijzermetaal. We hebben de hoeveelheid ijzer gemeten die geoxideerd is in deze rotsen die de witte dwerg troffen. We hebben onderzocht hoeveel het metaal roest."

Rotsen van de aarde, Mars en elders in ons zonnestelsel zijn vergelijkbaar in hun chemische samenstelling en bevatten een verrassend hoog gehalte aan geoxideerd ijzer, zei Jong. "We hebben de hoeveelheid ijzer gemeten die geoxideerd is in deze rotsen die de witte dwerg troffen, " hij zei.

De zon bestaat grotendeels uit waterstof, wat het tegenovergestelde doet van oxideren:waterstof voegt elektronen toe.

De onderzoekers zeiden dat de oxidatie van een rotsachtige planeet een significant effect heeft op de atmosfeer, de kern en het soort rotsen dat het op het oppervlak maakt. "Alle chemie die op het aardoppervlak plaatsvindt, kan uiteindelijk worden herleid tot de oxidatietoestand van de planeet, " Young zei. "Het feit dat we oceanen hebben en alle ingrediënten die nodig zijn voor het leven kan worden teruggevoerd op de planeet die wordt geoxideerd zoals die is. De rotsen beheersen de chemie."

Tot nu, wetenschappers hebben niet in detail geweten of de chemie van rotsachtige exoplaneten vergelijkbaar is met of heel anders is dan die van de aarde.

Hoe vergelijkbaar zijn de rotsen die het UCLA-team heeft geanalyseerd met rotsen van de aarde en Mars?

"Zeer vergelijkbaar, "Zei Doyle. "Ze lijken op de aarde en op Mars wat betreft hun geoxideerd ijzer. We ontdekken dat stenen overal stenen zijn, met zeer vergelijkbare geofysica en geochemie."

"Het is altijd een raadsel geweest waarom de rotsen in ons zonnestelsel zo geoxideerd zijn, " zei Young. "Het is niet wat je verwacht. Een vraag was of dit ook zou gelden rond andere sterren. Onze studie zegt ja. Dat is een goed voorteken voor het zoeken naar aardachtige planeten in het universum."

Witte dwergsterren zijn een zeldzame omgeving voor wetenschappers om te analyseren.

De onderzoekers bestudeerden de zes meest voorkomende elementen in gesteente:ijzer, zuurstof, silicium, magnesium, kalk en aluminium. Ze gebruikten wiskundige berekeningen en formules omdat wetenschappers geen echte rotsen van witte dwergen kunnen bestuderen. "We kunnen de geochemie van deze rotsen wiskundig bepalen en deze berekeningen vergelijken met rotsen die we hebben van de aarde en Mars, " zei Doyle, wiens achtergrond in geologie en wiskunde ligt. "Het begrijpen van de rotsen is cruciaal omdat ze de geochemie en geofysica van de planeet onthullen."

"Als buitenaardse rotsen een vergelijkbare hoeveelheid oxidatie hebben als de aarde, dan kun je concluderen dat de planeet vergelijkbare platentektoniek heeft en een vergelijkbaar potentieel voor magnetische velden als de aarde, waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze de belangrijkste ingrediënten voor het leven zijn, "Zei Schlichting. "Deze studie is een sprong voorwaarts in het kunnen maken van deze gevolgtrekkingen voor lichamen buiten ons eigen zonnestelsel en geeft aan dat het zeer waarschijnlijk is dat er echt aardse analogen zijn."

Young zei dat op zijn afdeling zowel astrofysici als geochemici samenwerken.

"Het resultaat, " hij zei, "Is we bezig met echte geochemie op rotsen van buiten ons zonnestelsel. De meeste astrofysici zouden er niet aan denken om dit te doen, en de meeste geochemici zouden er niet aan denken om dit ooit op een witte dwerg toe te passen."