“外星岩石”长什么样?科学家:比我们的想象
外星球有岩石吗?
废话!起码在这个宇宙的93种常见元素和已合成的近三十种元素里,硅(Silicone)是一种非常容易稳定存在于各种条件,与氢、氧、硫、铝、铁、金、镍、碳等共存的物质。
因此,除了由气体组成的“类木行星”或者因核聚变发光发亮的恒星外,不管行星、彗星、卫星、小行星等天体,都应是由硅作为“基质”的岩石组成。不然,《星球大战》游戏里,为什么会有在遥远行星的“地面”上,玩家与黑骑士拼激光剑的经典环节?
不过,这个认识似乎正在被科学家的新发现所打破。
在今年11月于美国科技期刊《Nature Communications》(自然通讯)上,美国国家科学基金会NOIRLab的天文学家Siyi.Xu与加州州立大学弗雷斯诺分校的地质学家基思·普蒂尔卡(Keith D. Putirka)发表了合作撰写的论文,在论文中,他们指出,太阳系外行星上的“岩石”也许更加“古怪”。
这是怎么回事呢?
原来,两位科学家在研究了“被污染”的白矮星的化学成分后,他们得出结论,大多数围绕附近恒星运行的岩石行星比以前认为的更加多样和奇特,包括在我们太阳系的任何地方都没有发现岩石类型。
这项研究原理在于,白矮星作为密度极高,表面温度高达上万摄氏度的恒星,曾经是太阳这样曾经正常的恒星的“晚年”状态,它们往往是质量较低的恒星在主序星时期的致密核心,是低质量恒星内部核聚变的氢、氦等元素不足,而物质迅速“散佚”的结果。而在恒星变成白矮星后,曾经围绕它旋转的行星、小行星或其他岩石天体的外来物质在万有引力影响下,会“落”入白矮星并“污染”了白矮星的大气层。故通过寻找白矮星大气中不会自然存在的元素(除了氢和氦之外的任何元素),科学家可以弄清落入恒星的岩石行星的成分。
普蒂尔卡和Xu观察了23个被污染的白矮星,这些白矮星都在距离太阳约650光年的范围内,在那里,钙、硅、镁和铁的含量是由夏威夷的凯克天文台、哈勃太空望远镜和其他天文台精确测量。然后,科学家们利用这些元素的测量丰度来推测,由它们形成的矿物和岩石。他们发现,这些白矮星的成分范围比我们太阳系内的任何一颗行星都要广得多,这表明它们的行星有更广泛的岩石类型。事实上,其中一些成分是如此不同寻常,以至于普提卡和Xu不得不创造新的名称(如“石英辉石”和“方镁石邓氏体”)来对这些行星上肯定存在的新岩石类型进行分类。
普蒂尔卡描述了这些新的岩石类型对它们所属的岩石世界意味着什么。“我们从白矮星数据中看到的一些岩石类型会吸收比地球上岩石更多的水,并可能影响海洋的发展,”他解释说。“一些岩石类型可能在比地球岩石低得多的温度下融化,产生更厚的地壳,而一些岩石类型可能更弱,这可能有利于板块构造的发展。”
此项研究发现了岩石中的元素,包括钙、铝和锂。然而,普蒂尔卡和Xu解释道,这些都是微量元素(通常构成地球岩石的一小部分),需要测量主要元素(构成地球岩石的大部分),尤其是硅,才能真正知道在这些行星上会存在什么样的岩石类型。
此外,普蒂尔卡和徐表示,在白矮星大气中测量到的高镁和低硅水平表明,探测到的岩石碎片可能来自行星内部——来自地幔,而不是它们的地壳。之前一些对被污染的白矮星的研究报告了大陆地壳存在于曾经围绕这些恒星运行的岩石行星上的迹象,但是普提卡和Xu没有发现地壳岩石的证据。然而,这些观测并不完全排除这些行星有大陆地壳或其他类型的地壳。“我们认为,如果地壳岩石存在,我们就无法看到它,这可能是因为与其他行星成分(如地核和地幔)的质量相比,它的出现比例太小,无法测量,”普蒂尔卡说。