एक्सोप्लैनेट में तत्वों की प्रचुरता के आंकड़े


16

हाल ही में, मुझे कार्बन ग्रहों की अवधारणा का सामना करना पड़ा - ग्रह, जो पृथ्वी के विपरीत होगा, जो ज्यादातर ऑक्सीजन, सिलिकॉन और मैग्नीशियम के बजाय कार्बन द्वारा गठित होता है। (मैं लोहे की गिनती नहीं कर रहा हूं, जो ज्यादातर कोर में बंद है)। अब, मुझे सामान्य रूप से ग्रहों की रासायनिक रचनाओं में दिलचस्पी है। मैंने दिलचस्प लेखों को ग्रहों की रासायनिक रचनाओं (उदाहरण के लिए यहां या यहां ) के विचरण के विषय की जांच करते हुए पाया , लेकिन क्षेत्र में राज्य की एक समग्र तस्वीर बनाना मेरे लिए काफी कठिन है।

मैं इन चीजों पर पूछना चाहता हूं:

1. स्थलीय ग्रहों की क्या विशिष्ट रचनाएँ होने की उम्मीद है? (मुझे लगता है कि बहुत सारे सहसंबंध होंगे, तत्वों के कुछ समूह एक साथ उत्पन्न होते हैं जैसे कि वे बाध्य हैं, उदाहरण के लिए सीएनओ चक्र या अन्य परमाणु चक्र।)

2. स्थलीय ग्रहों की रासायनिक रचनाएँ वास्तव में कितनी भिन्न हैं? (यानी सभी स्थलीय ग्रह ज्यादातर एक-दूसरे के समान होते हैं, या किसी को यह उम्मीद करनी चाहिए कि प्रत्येक ग्रह प्रणाली में तत्वों के अद्वितीय अनुपात हैं?)


1
मैं # 1 के लिए कुछ आपूर्ति करने में सक्षम हो सकता हूं, लेकिन # 2 वर्तमान में एक अज्ञात है। यह वर्तमान में सभी सिद्धांत है (कुछ भी लेकिन गर्म ज्यूपिटर और हमारे सौर मंडल में स्थलीय ग्रहों के लिए)।
रोब जेफ्रीज़ 19

जवाबों:


5

एक्सोप्लेनेट्स में रासायनिक बहुतायत का अवलोकन निर्धारण प्रारंभिक अवस्था में है। स्थलीय प्रकार के ग्रहों के संदर्भ में , अर्थात कुछ पृथ्वी रेडी से कम आकार के, बाधाओं को मापा घनत्व (केपलर और कॉरोट द्वारा पाए गए पारगमन ग्रहों के द्रव्यमान और रेडी से प्राप्त) की तुलना करने के लिए सीमित किया गया है, कुछ ग्रहों के साथ क्या ग्रह हैं। लगता है कि रचना की तरह दिखेगा। इसका एक उत्कृष्ट ताजा उदाहरण ड्रेसिंग एट अल में पाया जा सकता है (२०१५) है । इस पत्र में वे दावा करते हैं कि सभी कम-द्रव्यमान वाले ग्रह एकल, सरल 2-घटक मॉडल (83% MgSiO का मिश्रण) के3और 17% लोहा, लेकिन यह उच्च द्रव्यमान में बदल जाता है, जहां अधिक घनत्व वाले तत्वों या महत्वपूर्ण पानी को अपने निचले घनत्व को समझाने की आवश्यकता होती है। नीचे दिया गया कथानक, उस कागज से लिया गया है, जो उपलब्ध आंकड़ों का चित्रण करता है और काफी अद्यतित होना चाहिए। ध्यान दें कि सभी कम-द्रव्यमान ग्रह (और पृथ्वी और शुक्र) एक ही परिवार के मॉडल पर कैसे झूठ बोल सकते हैं।

ड्रेसिंग एट अल से ग्रह द्रव्यमान बनाम त्रिज्या।  (2015)

मुझे नहीं लगता कि लेखक यह दावा कर रहे हैं कि यह वास्तव में सभी ग्रहों से बना है, लेकिन केवल यह दिखाते हुए कि इस तरह की रचना से कोई बड़ा विचलन प्रतीत नहीं होता है (उदाहरण के लिए, ग्रह जो पूरी तरह से बने हैं लोहे का)।

इस आरेख पर अपेक्षाकृत कम ग्रह हैं, क्योंकि छोटे पारगमन ग्रहों के द्रव्यमान को प्राप्त करना मुश्किल है (इसके मेजबान तारे पर ग्रह के खींचने से उत्पन्न डॉपलर शिफ्ट का पता लगाने की आवश्यकता है)।

बेशक अलग-अलग मॉडल कुछ अलग परिणाम देते हैं। उदाहरण के लिए, वैगनर एट अल। (2012) ने केप्लर -10 बी और सीओआरओटीटी -7 बी और अपने स्वयं के विस्तृत मॉडलों के लिए एक ही डेटा का इस्तेमाल किया ताकि यह तर्क दिया जा सके कि इन ग्रहों में एक लोहे का कोर है जो लगभग 60% ग्रह बनाता है - यानी पृथ्वी की तुलना में बहुत अधिक।

फिलहाल सबसे कम बड़े पैमाने पर ग्रहों के लिए डेटा वर्तमान में संकेत मिलता है कि वहाँ सकता है केवल विविधता की एक सीमित मात्रा में हो। लेकिन हम जिस जानकारी के साथ काम कर रहे हैं, नमूना आकार, और तथ्य यह है कि केवल द्रव्यमान और रेडी निर्धारित किए जाते हैं, यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत कम है।

सैद्धांतिक दृष्टिकोण से कई विचार हैं। स्थलीय-प्रकार के ग्रहों के निर्माण के बारे में मूल अवधारणा यह है कि वे मूल तारे के करीब (अपेक्षाकृत) बनते हैं और उनकी रचनाएँ ऐसी होती हैं जो इस बात पर प्रतिबिंबित होती हैं कि कौन से तत्व और खनिज उच्च तापमान पर प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क से बाहर निकल सकते हैं। यह बदले में उन तत्वों के संतुलन पर निर्भर करता है जो प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में मौजूद होते हैं, जहां डिस्क में ग्रह बनाते हैं, प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क की विस्तृत संरचना, यह कैसे ठंडा होता है और कैसे डिस्क में ग्रह विस्थापित होते हैं। अप्रत्याशित रूप से, इन स्थितियों में से कुछ को अलग करके, विभिन्न प्रकार की रचनाओं के साथ ग्रहों का निर्माण करना संभव है, जैसा कि मैंने ऊपर कहा था, उपलब्ध साक्ष्य द्वारा हल्का विरोधाभास प्रतीत होता है।

इन सैद्धांतिक दृष्टिकोणों के उदाहरणों को मोरियार्टी एट अल में पाया जा सकता है (2014) (जिनमें से आप परिचित हैं), लेकिन कार्टर-बॉन्ड एट अल भी देखें। (2012)रासायनिक विविधता कैसे उत्पन्न हो सकती है, इसके उदाहरणों के लिए। ऐसा लगता है कि गठित ग्रहों की अंतिम रचनाओं पर Mg / Si और C / O अनुपात का सबसे बड़ा प्रभाव है। कम सी / ओ अनुपात सिलिकेट्स और कम कार्बन-ले जाने वाले यौगिकों के निर्माण का पक्षधर है; लेकिन अगर ऑक्सीजन की तुलना में अधिक कार्बन है तो यह कार्बन और सिलिकॉन-कार्बाइड बनाने के लिए अधिक अनुकूल हो जाता है (मुझे लगता है कि इसका मतलब "कार्बन ग्रहों" से है), लेकिन यह उस क्षेत्र के तापमान पर भी निर्भर करता है जहां ग्रह बनता है। संदर्भ के लिए, सौर सी / ओ अनुपात 0.54 है और पृथ्वी में कार्बन की सापेक्ष बहुतायत बहुत कम है (सूर्य की तुलना में) लेकिन अन्य तारों में मापा गया सी / ओ अनुपात अधिक हो सकता है।


3

आपके पास इन प्रश्नों के निश्चित उत्तर खोजने में कठिन समय हो सकता है। मैं उसी उत्तरों के बाद हूं और आशा करता हूं कि यह एक शुरुआती बिंदु के रूप में कुछ अधिक विशिष्ट और व्यापक योगदान देगा।

आम तौर पर तत्वों की बहुतायत उनके द्रव्यमान के साथ निकटता से संबंधित प्रतीत होती है। वास्तव में भारी तत्व जितना अधिक होगा उतना ही दुर्लभ होगा। यह फ्यूजन प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा की अत्यधिक बढ़ती मात्रा के कारण होता है क्योंकि आप आवधिक तालिका में भारी तत्वों की ओर बढ़ते हैं।

Fe (आयरन) से भारी तत्वों को कहा जाता है कि सुपरनोवा विस्फोट जैसी घटना (या समान तापमान वाला वातावरण) के लिए एक घटना की आवश्यकता होती है, जो एक बार स्टार के सिलिकॉन ईंधन के माध्यम से जलने और बाद में संलयन प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न करने वाले होते हैं ।

यह वीडियो प्रक्रिया का वर्णन करता है

तत्वों की रचनाओं में जाने के बिना, आप संभवतः किसी भी ग्रह पर मौजूद उनके अंतर को निर्धारित करने के लिए व्यक्तिगत तत्वों की सापेक्ष बहुतायत के साथ शुरू कर सकते हैं और वहां से वे रूपों / रासायनिक रचनाओं में मिल जाते हैं जो वे ग्रह की पपड़ी और वातावरण में बनाते हैं।

यह विकिपीडिया से एक ग्राफ है जो स्पेक्ट्रोस्कोपी (तत्वों के उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा के आधार पर) माप के आधार पर तत्वों की सापेक्ष बहुतायत को दर्शाता है।

ब्रह्मांड में तत्व बहुतायत यहाँ भी दिखाया गया है


कथानक आईएसएम या सूर्य में सामग्री की वर्तमान बहुतायत है। स्थलीय ग्रहों की बहुतायत बिल्कुल भिन्न होती है (जैसे कि पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोजन कितना है?)
रोब जेफ्रीज

3
इसके अलावा, लोहे से भारी तत्व केवल सुपरनोवा में उत्पन्न नहीं होते हैं।
रोब जेफ्रीज

ऊपर मेरी टिप्पणी के लिए चेतावनी - पानी में निश्चित रूप से हाइड्रोजन है - लेकिन पृथ्वी में उदाहरण के लिए ऑक्सीजन की तुलना में कम हाइड्रोजन है (और शायद ही किसी भी हीलियम या अन्य महान गैसों)।
रोब जेफ्रीज

ग्राफ को बहुतायत को कवर करने के लिए माना जाता है न कि पपड़ी इतना बहुमत शायद वातावरण सामग्री है। मैं देखता हूं कि प्रश्न के संदर्भ में यह थोड़ा भ्रमित कैसे हो सकता है। सुपरनोवा विस्फोट के बाहर लोहे से निर्मित तत्व कैसे भारी होते हैं? यह अभी भी परमाणु संलयन होना है?
td-lambda

1
प्लॉट सौर मंडल में (या सूर्य में, जब से यह द्रव्यमान पर हावी होता है) में प्रचुर मात्रा में होता है। यह पृथ्वी, या स्थलीय ग्रहों में बहुतायत नहीं है, जो कुछ तत्वों के लिए काफी अलग दिखता है, जैसा कि मैं अपने उत्तर में रेखांकित करता हूं। मोटे तौर पर लोहे की तुलना में भारी तत्वों का 50% विशाल तारों के अंदर गैर-विस्फोटक (एस-विस्फोटक) प्रक्रियाओं में बनाया जाता है। - लेकिन आप वह गलती करने वाले पहले व्यक्ति नहीं हैं - Phys.stackexchange.com/questions/7131/…
Rob Jeffries
हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.