Jordliknande planeter kan vara vanliga i universum, en ny UCLA-studie innebär. Teamet av astrofysiker och geokemister presenterar nya bevis för att jorden inte är unik. Studien publicerades i tidskriften Vetenskap den 18 okt.

"Vi har just höjt sannolikheten att många steniga planeter är som jorden, och det finns ett mycket stort antal steniga planeter i universum, " sa medförfattaren Edward Young, UCLA professor i geokemi och kosmokemi.

Forskarna, ledd av Alexandra Doyle, en UCLA doktorand i geokemi och astrokemi, utvecklat en ny metod för att i detalj analysera geokemin hos planeter utanför vårt solsystem. Doyle gjorde det genom att analysera elementen i stenar från asteroider eller steniga planetfragment som kretsade runt sex vita dvärgstjärnor.

"Vi studerar geokemi i bergarter från andra stjärnor, vilket är nästan ovanligt, sa Young.

"Att lära sig sammansättningen av planeter utanför vårt solsystem är mycket svårt, " sa medförfattaren Hilke Schlichting, UCLA docent i astrofysik och planetvetenskap. "Vi använde den enda möjliga metoden - en metod som vi var pionjärer för - för att bestämma geokemin hos stenar utanför solsystemet."

Vita dvärgstjärnor är täta, utbrända rester av normala stjärnor. Deras starka gravitationskraft orsakar tunga grundämnen som kol, syre och kväve att snabbt sjunka in i deras inre, där de tunga elementen inte kan upptäckas med teleskop. Den närmaste vita dvärgstjärnan som Doyle studerade är cirka 200 ljusår från jorden och den längsta är 665 ljusår bort.

"Genom att observera dessa vita dvärgar och de element som finns i deras atmosfär, vi observerar de element som finns i kroppen som kretsade runt den vita dvärgen, " sa Doyle. Den vita dvärgens stora gravitationskraft river sönder asteroiden eller planetfragmentet som kretsar runt den, och materialet faller på den vita dvärgen, Hon sa. "Att observera en vit dvärg är som att göra en obduktion av innehållet i det den har ätit i sitt solsystem."

Data som Doyle analyserade samlades in med teleskop, mestadels från W.M. Keck Observatory på Hawaii, som rymdforskare tidigare samlat in för andra vetenskapliga ändamål.

"Om jag bara skulle titta på en vit dvärgstjärna, Jag skulle förvänta mig att se väte och helium, " Sa Doyle. "Men i dessa uppgifter, Jag ser också andra material, som kisel, magnesium, kol och syre - material som ansamlades på de vita dvärgarna från kroppar som kretsade runt dem."

När järn oxideras, den delar sina elektroner med syre, bildar en kemisk bindning mellan dem, sa Young. "Detta kallas oxidation, och du kan se det när metall förvandlas till rost, " sa han. "Syre stjäl elektroner från järn, producerar järnoxid snarare än järnmetall. Vi mätte mängden järn som oxiderades i dessa stenar som träffade den vita dvärgen. Vi studerade hur mycket metallen rostar."

Stenar från jorden, Mars och på andra håll i vårt solsystem liknar sin kemiska sammansättning och innehåller en förvånansvärt hög nivå av oxiderat järn, sa Young. "Vi mätte mängden järn som oxiderades i dessa stenar som träffade den vita dvärgen, " han sa.

Solen består till största delen av väte, som gör motsatsen till att oxidera – väte tillför elektroner.

Forskarna sa att oxidationen av en stenig planet har en betydande effekt på dess atmosfär, dess kärna och den typ av stenar den gör på sin yta. "All kemi som händer på jordens yta kan i slutändan spåras tillbaka till planetens oxidationstillstånd, ", sa Young. "Faktumet att vi har oceaner och alla ingredienser som är nödvändiga för liv kan spåras tillbaka till att planeten oxideras som den är. Stenarna styr kemin."

Tills nu, forskare har inte i någon detalj vetat om kemin hos steniga exoplaneter liknar eller är mycket annorlunda än jordens.

Hur lika är stenarna som UCLA-teamet analyserade stenar från jorden och Mars?

"Väldigt lik, " Sa Doyle. "De är jordliknande och Mars-liknande när det gäller deras oxiderade järn. Vi har upptäckt att stenar är stenar överallt, med mycket liknande geofysik och geokemi."

"Det har alltid varit ett mysterium varför stenarna i vårt solsystem är så oxiderade, " sa Young. "Det är inte vad du förväntar dig. En fråga var om detta även skulle stämma kring andra stjärnor. Vår studie säger ja. Det bådar verkligen bra för att leta efter jordliknande planeter i universum."

Vita dvärgstjärnor är en sällsynt miljö för forskare att analysera.

Forskarna studerade de sex vanligaste grundämnena i berg:järn, syre, kisel, magnesium, kalcium och aluminium. De använde matematiska beräkningar och formler eftersom forskare inte kan studera faktiska stenar från vita dvärgar. "Vi kan bestämma geokemin för dessa stenar matematiskt och jämföra dessa beräkningar med stenar som vi har från jorden och Mars, sa Doyle, vars bakgrund är i geologi och matematik. "Att förstå stenarna är avgörande eftersom de avslöjar planetens geokemi och geofysik."

"Om utomjordiska bergarter har en liknande mängd oxidation som jorden har, då kan du dra slutsatsen att planeten har liknande plattektonik och liknande potential för magnetfält som jorden, som allmänt anses vara nyckelingredienser för livet, ", sade Schlichting. "Denna studie är ett steg framåt i att kunna göra dessa slutsatser för kroppar utanför vårt eget solsystem och indikerar att det är mycket troligt att det verkligen finns jordanaloger."

Young sa att hans avdelning har både astrofysiker och geokemister som arbetar tillsammans.

"Resultatet, " han sa, "är vi verklig geokemi på stenar utanför vårt solsystem. De flesta astrofysiker skulle inte tänka på att göra detta, och de flesta geokemister skulle aldrig kunna tänka sig att tillämpa detta på en vit dvärg."