Mae ymchwilwyr yn Labordy Gyrru Jet NASA yn Pasadena, California, yn "coginio" awyrgylch allfydol yma ar y Ddaear. Mewn astudiaeth newydd, defnyddiodd ymchwilwyr JPL "popty" ​​tymheredd uchel i gynhesu cymysgedd o hydrogen a charbon monocsid i fwy na 1 ° C (100 ° F), sy'n hafal i dymheredd lafa tawdd. Y nod oedd efelychu amodau y gellid eu canfod yn awyrgylch math arbennig o exoplanet (planedau y tu allan i'n system solar) o'r enw "Jupiters poeth."

Jupiter = cewri gofod

Mae Jupitors poeth yn gewri nwy sy'n troi, yn wahanol i blanedau ein system solar, yn agos iawn at eu rhiant seren. Tra bod y Ddaear yn cylchdroi dyddiau 365 yr Haul, mae'r Jupitors poeth yn cylchredeg o gwmpas eu sêr am lai na diwrnodau 10. Mae'r pellter byr hwn o sêr yn golygu y gall eu tymheredd gyrraedd 530 i 2 800 C (1 000 i 5 000 ° F) neu hyd yn oed mwy. Mewn cymhariaeth, mae diwrnod poeth ar wyneb Mercury (sy'n cylchdroi'r Haul mewn diwrnodau 88) yn cyrraedd tymheredd o tua 430 ° C (800 ° F).

Dywed y Prif Wyddonydd JPL Murthy Gudipati, arweinydd y grŵp a gynhaliodd astudiaeth newydd y mis diwethaf yn y Astrophysical Journal:

"Nid yw'n bosibl efelychu labordy yn gywir o amgylchedd garw'r exoplanedau hyn, ond gallwn ei efelychu'n agos iawn."

Dechreuodd y tîm gyda chymysgedd cemegol syml o nwy hydrogen a nwy carbon monocsid 0,3 yn bennaf. Mae'r moleciwlau hyn yn gyffredin iawn yn y bydysawd a systemau solar cynnar, ac felly gallent greu awyrgylch poeth o Ipiter. Yna cafodd y gymysgedd ei gynhesu i 330 i 1 XNUMA C (230 i 620 2 ° F).

Mae gwyddonwyr hefyd wedi amlygu'r labordy hwn i gyfuno â dosau uchel o ymbelydredd uwchfioled - yn debyg i'r hyn a allai effeithio ar y Jupiter poeth sy'n cylchdroi ei riant seren. Dangoswyd bod golau uwchfioled yn gynhwysyn gweithredol. Mae ei weithredoedd i raddau helaeth wedi cyfrannu at ganlyniadau rhyfeddol astudiaeth ar ffenomena cemegol a all ddigwydd mewn atmosffer poeth.

Jupiter poeth

Ystyrir Jupiters Poeth yn blanedau gwych ac yn troi'n fwy golau na phlanedau oerach. Mae'r ffactorau hyn wedi caniatáu i seryddwyr ddysgu mwy am eu hatmosffer na'r rhan fwyaf o fathau eraill o allosodiadau. Mae arsylwadau wedi dangos bod llawer o awyrgylchoedd Jupiter yn afloyw ar uchderau uchel. Er bod cymylau'n gallu cyfiawnhau didreiddedd yn rhannol, mae'r ddamcaniaeth hon yn colli tir gyda llai o bwysau. Yn wir, mae didreiddedd wedi'i arsylwi lle mae gwasgedd atmosfferig yn isel iawn.

Mae'r ddisg fach saffir yn y ffigur cywir yn dangos aerosolau organig a ffurfiwyd y tu mewn i'r ffwrnais tymheredd uchel. Ni ddefnyddir disg chwith. Delwedd Ffynhonnell: NASA / JPL-Caltech

Felly edrychodd gwyddonwyr am eglurhad posibl arall, a gallai un ohonynt fod yn erosolau - gronynnau solet wedi'u cynnwys yn yr atmosffer. Fodd bynnag, yn ôl ymchwilwyr JPL, nid oedd gwyddonwyr yn gwybod sut y gallai erosolau ffurfio mewn awyrgylchoedd poeth Jupiter. Dim ond mewn arbrawf newydd yr oedd y cymysgedd cemegol poeth yn agored i ymbelydredd UV.

Benjamin Fleury, ymchwilydd ac awdur arweiniol JPL

"Mae'r canlyniad hwn yn newid y ffordd rydyn ni'n dehongli awyrgylch poeth niwlog Iau. Yn y dyfodol rydym am astudio priodweddau'r erosolau hyn. Rydyn ni eisiau deall yn well sut maen nhw'n cael eu ffurfio, sut maen nhw'n amsugno golau a sut maen nhw'n ymateb i newidiadau yn yr amgylchedd. Gall yr holl wybodaeth hon helpu seryddwyr i ddeall yr hyn maen nhw'n ei weld wrth iddyn nhw arsylwi ar y planedau hyn. "

Darganfuwyd anwedd dŵr

Daeth yr astudiaeth hefyd â syndod arall: cynhyrchodd adweithiau cemegol symiau sylweddol o garbon deuocsid a dŵr. Darganfuwyd anwedd dŵr yn atmosfferau poeth Jupiter, tra bod gwyddonwyr yn disgwyl y byddai'r moleciwl prin hwn yn cael ei gynhyrchu dim ond pan oedd mwy o ocsigen na charbon yn bresennol. Mae astudiaeth newydd wedi dangos y gellir ffurfio dŵr hyd yn oed pan fo carbon ac ocsigen yn bresennol yn yr un gymhareb. (Mae carbon monocsid yn cynnwys un atom carbon ac un atom ocsigen.) Cynhyrchwyd carbon deuocsid (un atom carbon a dwy atom ocsigen) heb ymbelydredd UV ychwanegol, cyflymodd yr adweithiau trwy ychwanegu golau seren ffug.

Dywed Mark Swain, gwyddonydd all-blaned yn JPL, a chyd-awdur yr astudiaeth:

"Gellir defnyddio'r canlyniadau newydd hyn ar unwaith ar gyfer dehongli'r hyn a welwn yn atmosfferau poeth Iau. Fe wnaethon ni dybio, yn yr atmosfferau hyn, bod adweithiau cemegol yn cael eu heffeithio fwyaf gan dymheredd, ond nawr mae'n ymddangos bod angen i ni edrych ar rôl ymbelydredd hefyd. "

Gyda dyfeisiau cenhedlaeth nesaf fel Telesgop Gofod James Webb yn NASA, a lansiwyd i'w lansio yn 2021, gallai gwyddonwyr greu'r proffiliau cemegol manwl cyntaf o atmosfferau all-blaned. Ac mae'n bosibl mai un o'r rhai cyntaf fydd y rhai o amgylch y Jupiter poeth. Bydd yr astudiaethau hyn yn helpu gwyddonwyr i ddeall sut mae systemau solar eraill yn cael eu siapio a pha mor debyg neu wahanol ydyn nhw i'n rhai ni.

Ar gyfer JPL, mae ymchwilwyr newydd ddechrau. Yn wahanol i ffwrnais nodweddiadol, mae'n cael ei selio yn glasurol i atal gollyngiadau nwy neu halogi, gan alluogi gwyddonwyr i reoli ei bwysau gyda thymheredd cynyddol. Gyda'r offer hwn, gallant yn awr efelychu atmosfferau allblanyddol ar dymereddau hyd yn oed yn uwch gan gyrraedd hyd at 1600 ° C (3000 ° F).

Bryana Henderson, cyd-awdur astudiaeth JPL

"Mae'n her gyson i ddylunio a gweithredu'r system hon yn llwyddiannus. Mae hyn oherwydd bod y rhan fwyaf o gydrannau safonol, fel gwydr neu alwminiwm, yn toddi ar dymheredd mor uchel. Rydym bob amser yn dysgu sut i wthio'r ffiniau wrth efelychu'r prosesau cemegol hyn yn ddiogel yn y labordy. Yn y diwedd, fodd bynnag, mae’r canlyniadau cyffrous a ddaw yn sgil yr arbrofion yn werth yr holl waith ac ymdrech ychwanegol. ”