Vad gör en stenig planet Jord-lik? Astronomer och geoforskare har gått samman med data från Sloan Digital Sky Survey (SDSS) för att studera blandningen av element i exoplanetvärdstjärnor, och att överväga vad detta avslöjar om deras planeter.

I resultat som presenterades idag vid American Astronomical Society (AAS) möte i Grapevine, Texas, Astronom Johanna Teske förklarade, "vår studie kombinerar nya observationer av stjärnor med nya modeller av planetinredning. Vi vill bättre förstå mångfalden av små, steniga exoplaneters sammansättning och struktur - hur sannolikt är det att de har plattektonik eller magnetfält?"

Planeter i jordstorlek har hittats runt många stjärnor - men jordstorlek betyder inte nödvändigtvis jordliknande. Vissa av dessa planeter i jordstorlek har hittats kretsar kring stjärnor med en kemisk sammansättning som är helt annorlunda än vår sol, och dessa skillnader i kemi kan få viktiga konsekvenser.

Astronomer i Sloan Digital Sky Survey har gjort dessa observationer med hjälp av APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) spektrograf på 2,5 m Sloan Foundation Telescope vid Apache Point Observatory i New Mexico. Detta instrument samlar ljus i den nära-infraröda delen av det elektromagnetiska spektrumet och sprider det, som ett prisma, att avslöja signaturer av olika element i stjärnornas atmosfär. En bråkdel av de nästan 200, 000 stjärnor undersökta av APOGEE överlappar med urvalet av stjärnor som målsätts av NASA Kepler -uppdraget, som var utformad för att hitta potentiellt jordliknande planeter. Arbetet som presenteras idag fokuserar på nittio Kepler -stjärnor som visar bevis för att vara värdiga steniga planeter, och som också har undersökts av APOGEE.

Särskilt, Teske och kollegor presenterade solsystem runt stjärnorna Kepler 102 och Kepler 407. Kepler 102 är något mindre lysande än solen och har fem kända planeter; Kepler 407 är en stjärna som nästan är identisk med massan till solen och är värd för minst två planeter, en med en massa mindre än 3 jordmassor.

"När man tittar på dessa två exoplanetsystem i synnerhet, Teske förklarar, "vi bestämde att Kepler 102 är som solen, men Kepler 407 har mycket mer kisel."

För att förstå vad mycket mer kisel kan betyda för planeterna runt Kepler 407, astronomer vände sig till geofysiker för att få hjälp. Cayman Unterborn från Arizona State University körde datormodeller för planetbildning. "Vi tog stjärnkompositionerna som hittades av APOGEE och modellerade hur elementen kondenserade till planeter i våra modeller. Vi fann att planeten runt Kepler 407, som vi kallade 'Janet, " skulle sannolikt vara rik på mineralgranat. Planeten runt Kepler 102, som vi kallade "Oliv, ' är förmodligen rik på olivin, som jorden. "

Den till synes lilla skillnaden i mineraler kan få stora konsekvenser för Janet och Olive. Granat är ett styvare mineral än olivin, så det rinner långsammare. Unterborn förklarar att detta innebär att en granatplanet som Janet skulle ha mycket mindre sannolikhet att ha långsiktig platttektonik. "För att upprätthålla plattektoniken över geologiska tidsskalor, en planet måste ha rätt mineralsammansättning, "Säger Unterborn.

Plattektonik antas vara avgörande för livet på jorden, på grund av hur vulkaner och havsryggar återvinner element mellan jordskorpan och manteln. Denna återvinning reglerar sammansättningen av vår atmosfär. Wendy Panero från School of Earth Sciences vid Ohio State University säger att "utan dessa geologiska processer, livet kanske inte har haft chansen att utvecklas på jorden." Att bestämma sannolikheten för sådana geologiska processer på andra planeter kommer att hjälpa till att urskilja vilka som är de bästa målen för framtida uppdrag som söker efter tecken på liv. "Om vi ​​letar efter en nål , " Panero säger, "varför inte börja i sylådan?"

Nästa steg i lagets forskning är att utvidga denna studie till alla stjärnor som observerats av APOGEE som är värd för små planeter. That extension would allow astronomers to map out a wider range of planet compositions and structures to find those most likely to be Earth-like in their mineral content. Teske concludes, "As we've learned more about the Earth, we have learned about how many pieces come together to make it habitable. How often will exoplanets get that lucky?"