Recentemente, encontrei o conceito de planetas de carbono - planetas, que seriam, ao contrário da Terra, formados principalmente por carbono, em vez de oxigênio, silício e magnésio. (Não estou contando ferro, que está na maior parte trancado no núcleo). Agora, estou interessado nas composições químicas planetárias em geral. Encontrei artigos interessantes investigando o tópico da variação das composições químicas planetárias (por exemplo, aqui ou aqui ), mas é muito difícil para mim fazer uma imagem geral do estado no campo.
Eu gostaria de perguntar sobre estas coisas:
1. Que composições típicas de planetas terrestres devem ocorrer? (Eu acho que haverá muitas correlações, alguns grupos de elementos ocorrendo juntos à medida que são ligados, por exemplo, ao ciclo CNO ou outro ciclo nuclear.)
2. Quão diferentes são realmente as composições químicas dos planetas terrestres? (Ou seja, todos os planetas terrestres são semelhantes uns aos outros, ou deveríamos esperar que todo sistema planetário tenha proporções únicas de elementos?)
Respostas:
Não creio que os autores estejam afirmando que é exatamente disso que todos os planetas são feitos, mas apenas ilustrando que, atualmente, não parece haver grandes desvios em relação a essa composição (por exemplo, planetas feitos exclusivamente de ferro).
Existem relativamente poucos planetas neste diagrama, porque é difícil obter as massas de pequenos planetas em trânsito (requer a detecção do deslocamento doppler causado pela atração do planeta em sua estrela hospedeira).
É claro que modelos diferentes produzem resultados um pouco diferentes. Por exemplo, Wagner et al. (2012) usaram os mesmos dados para Kepler-10b e CoRoT-7b e seus próprios modelos detalhados para argumentar que esses planetas têm um núcleo de ferro que compõe cerca de 60% do planeta - ou seja, muito mais do que compõe a Terra.
No momento, os dados para os planetas de massa mais baixos atualmente indicam que só poderia haver uma quantidade limitada de diversidade. Mas as informações com as quais estamos trabalhando, o tamanho da amostra e o fato de que apenas massas e raios são determinados, são muito escassos para garantir.
Do ponto de vista teórico, existem muitas idéias. O conceito básico sobre a formação dos planetas do tipo terrestre é que eles se formam (relativamente) próximos à estrela-mãe e têm composições que refletem quais elementos e minerais podem condensar do disco protoplanetário a altas temperaturas. Por sua vez, isso depende do equilíbrio dos elementos presentes no disco protoplanetário, onde o planeta se forma, a estrutura detalhada do disco protoplanetário, como ele esfria e como os planetas migram no disco. Não é surpresa que, ao variar algumas dessas condições, é possível criar planetas com uma ampla variedade de composições, que, como eu disse acima, parecem ser levemente contraditas pelas evidências disponíveis.
Exemplos dessas abordagens teóricas podem ser encontrados em Moriarty et al. (2014) (dos quais você já conhece), mas também ver Carter-Bond et al. (2012)para exemplos de como a diversidade química pode surgir. Parece que as razões Mg / Si e C / O têm a maior influência nas composições finais dos planetas formados. Uma baixa relação C / O favorece a formação de silicatos e menos compostos portadores de carbono; mas se houver mais carbono que oxigênio, torna-se mais favorável formar carbono e carboneto de silício (acho que é isso que você quer dizer com "planetas de carbono"), mas isso também depende da temperatura na região onde o planeta se forma. Para referência, a relação C / O solar é de 0,54 e a abundância relativa de carbono na Terra é muito menor (que no Sol), mas a relação C / O medida em outras estrelas pode ser maior.
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Pode ser difícil encontrar respostas definitivas para essas perguntas. Estou atrás das mesmas respostas e espero que isso contribua como ponto de partida para algo mais específico e abrangente.
Geralmente a abundância de elementos parece estar intimamente relacionada à sua massa. De fato, quanto mais pesado o elemento, mais escasso será. Isso se deve à quantidade cada vez maior de energia necessária para que o processo de fusão ocorra à medida que você avança em direção aos elementos mais pesados da tabela periódica.
Diz-se que os elementos mais pesados que o Fe (ferro) requerem um evento como a explosão de uma supernova (ou um ambiente com temperaturas semelhantes), o que ocorreria quando a estrela queima através de seu combustível de silício e entra em colapso, gerando energia suficiente para as subsequentes reações de fusão .
Este vídeo descreve o processo
Sem entrar em composições de elementos, você provavelmente poderia começar com a abundância relativa de elementos individuais para determinar as chances deles existirem em um determinado planeta e, a partir daí, entrar nas formas / composições químicas que formariam na crosta e na atmosfera do planeta.
Este é um gráfico da Wikipedia mostrando a abundância relativa de elementos com base em medidas de espectroscopia (com base nos espectros de emissão e absorção dos elementos).
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