Umilul oxigen este mai mult decât una dintre cărămizile vieții. Acest element ar putea ajuta oamenii de știință să arunce o privire în interiorul planetelor care orbitează în jurul stelelor îndepărtate, potrivit Science News.
Experimentele de laborator arată că rocile expuse la concentrații ridicate de oxigen se topesc la temperaturi mai coborâte decât rocile expuse la cantități de oxigen mai mici. Aceste descoperiri sugerează că planetele solide bogate în oxigen ar putea avea un strat gros de manta în stare lichidă, ceea ce ar face posibilă existența unei activități geologice.
Se crede că un interior lichid poate avea un efect profund asupra unei planete solide. Roca topită din adâncurile planetei este magma care constituie motorul activității geologice de la suprafață, așa cum se întâmplă în cazul Pământului. În timpul erupțiilor vulcanice, compușii volatili, cum sunt vaporii de apă și dioxidul de carbon, pot părăsi fluidul magmatic, creând atmosfere potențial prietenoase cu viața. Însă factorii care determină topirea mantalei Pământului încă nu sunt bine înțeleși, iar oamenii de știință s-au concentrat în principal pe rolul jucat de metale, cum ar fi fierul.
Impactul oxigenului asupra topirii rocilor a fost trecut cu vederea, spune Yanhao Lin, planetolog la Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research din Beijing, China. Oxigenul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ și probabil și de pe exoplanetele solide.
În cadrul noului studiu, Lin și colegii săi au măsurat temperaturile de topire ale rocii bazaltice sintetice, lipsite de oxigen, în două condiții de mediu: în atmosferă lipsită de oxigen și în atmosferă îmbogățită cu oxigen. Echipa a utilizat roca artificială pentru a izola efectul oxigenului asupra topirii și pentru a exclude efectele fierului, care poate influența și el topirea rocii.
Pe măsură ce rocile topite s-au răcit la mai puțin de 1000 de grade Celsius, mineralele din bazaltul oxigenat au rămas în stare topită mai mult timp decât cele din mostrele lipsite de oxigen. Rocile oxigenate s-au solidificat în mod constant la temperaturi cu 100 de grade Celsius mai coborâte decât celelalte roci.
La fel cum sarea coboară temperatura de topire a gheții, în mod similar oxigenul facilitează topirea rocilor. Cercetătorii emit ipoteza că oxigenul poate rupe lanțurile lungi de atomi de siliciu și oxigen, determinându-i să se grupeze în fragmente mai mici. Aceste fragmente sunt mai mobile și pot curge mai ușor comparativ cu fragmentele mai lungi.
Gradul de oxidare ar putea determina modul de aranjare a straturilor din interiorul fluid al unei exoplanete tinere. Un interior mai oxigenat și mai predispus la topirea la temperaturi scăzute ar putea duce la formarea unui nucleu solid mai mic, a unei mantale mai groase și mai vâscoase și a unei scoarțe mai lipsite de metale, spun cercetătorii.
Este de menționat faptul că cercetării au testat doar efectul oxigenului asupra temperaturii de topire a rocilor. Echipa trebuie să mai ia în considerare și alți factori, cum ar fi concentrația de fier și presiunea ridicată, care probabil că fac parte din interioarele multor exoplanete. Acești factori vor determina și mai mult topirea, spune Lin.
Desigur, experimentele de laborator nu pot cuprinde toate aspectele din interiorul planetelor reale. Însă studiul este necesar pentru confirmarea teoriilor privind modul de formare a anumitor exoplanete. Rezultatele acestor experimente pot fi apoi combinate cu alte tehnici, cum este modelarea, pentru a realiza simulări cât mai apropiate de realitate.