ศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับโลก

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยรู้เกี่ยวกับการก่อตัวดาวเคราะห์โดยอิงจากระบบสุริยะของเราเป็นหลัก แม้ว่าจะมีการถกเถียงอย่างแข็งขันเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวก๊าซยักษ์ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ แต่ก็มีความเห็นพ้องต้องกันอย่างกว้างขวางว่าโลกและดาวเคราะห์หินดวงอื่นๆ เพิ่มขึ้นจากจานฝุ่นและก๊าซที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ของเราในวัยเยาว์ เมื่อวัตถุขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ชนกัน ดาวเคราะห์น้อยที่ก่อตัวเป็นโลกในท้ายที่สุดก็ขยายใหญ่ขึ้นและร้อนขึ้น หลอมละลายกลายเป็นมหาสมุทรแมกมาอันกว้างใหญ่เนื่องจากความร้อนจากการชนกันและธาตุกัมมันตภาพรังสี เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อโลกเย็นลง สสารที่มีความหนาแน่นที่สุดจะจมลงไปข้างใน ทำให้โลกแบ่งออกเป็นสามชั้นที่แตกต่างกัน ได้แก่ แกนกลางที่เป็นโลหะ และชั้นเนื้อโลกที่เป็นหินและซิลิเกต อย่างไรก็ตาม การระเบิดของการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาได้แจ้งแนวทางใหม่ในการสร้างแบบจำลองสถานะตัวอ่อนของโลก Shahar อธิบาย "การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบทำให้เราเข้าใจมากขึ้นว่าดาวเคราะห์ที่เพิ่งก่อตัวมักถูกล้อมรอบด้วยชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยโมเลกุลไฮโดรเจน H 2 ในช่วงหลายล้านปีแรกของการเติบโต" Shahar อธิบาย "ในที่สุดเปลือกไฮโดรเจนเหล่านี้จะสลายไป แต่ก็ทิ้งรอยนิ้วมือไว้บนองค์ประกอบของดาวเคราะห์อายุน้อย" เมื่อใช้ข้อมูลนี้ นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองใหม่สำหรับการก่อตัวและวิวัฒนาการของ โลก เพื่อดูว่าลักษณะทางเคมีที่แตกต่างกันของดาวเคราะห์บ้านเกิดของเราสามารถทำซ้ำได้หรือไม่ การใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นใหม่ นักวิจัยของคาร์เนกีและยูซีแอลเอสามารถแสดงให้เห็นว่าการดำรงอยู่ของโลกในช่วงแรกๆ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมหาสมุทรแมกมากับชั้นบรรยากาศโปรโตสเฟียร์ไฮโดรเจนระดับโมเลกุลสามารถก่อให้เกิดลักษณะเด่นบางอย่างของโลก เช่น ความอุดมสมบูรณ์ของน้ำ และสถานะออกซิไดซ์โดยรวม นักวิจัยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อสำรวจการแลกเปลี่ยนวัสดุระหว่างชั้นบรรยากาศไฮโดรเจนระดับโมเลกุลและมหาสมุทรแมกมา โดยพิจารณาจากสารประกอบ 25 ชนิดและปฏิกิริยา 18 ชนิด ซึ่งซับซ้อนพอที่จะให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับประวัติการก่อตัวของโลกที่เป็นไปได้ แต่ก็ง่ายพอที่จะตีความอย่างครบถ้วน . ปฏิกิริยาระหว่างมหาสมุทรแมกมากับชั้นบรรยากาศในโลกจำลองทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไฮโดรเจนจำนวนมากเข้าสู่แกนโลหะ การเกิดออกซิเดชันของชั้นแมนเทิล และการผลิตน้ำปริมาณมาก แม้ว่าวัสดุหินทั้งหมดที่ชนกันเพื่อก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ที่กำลังเติบโตจะแห้งสนิท ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ระหว่างชั้นบรรยากาศไฮโดรเจนระดับโมเลกุลและมหาสมุทรแมกมาจะก่อให้เกิดน้ำปริมาณมาก นักวิจัยเผย แหล่งน้ำอื่น ๆ เป็นไปได้ แต่ไม่จำเป็นต้องอธิบายสถานะปัจจุบันของโลก "นี่เป็นเพียงคำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้สำหรับวิวัฒนาการดาวเคราะห์ของเรา แต่เป็นคำอธิบายหนึ่งที่จะสร้างความเชื่อมโยงที่สำคัญระหว่างประวัติการก่อตัวของโลกกับดาวเคราะห์นอกระบบที่พบมากที่สุดซึ่งถูกค้นพบซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์อันห่างไกล ซึ่งเรียกว่า Super-Earths และ sub-Neptunes" Shahar สรุป โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ AEThER แบบสหวิทยาการซึ่งริเริ่มและนำโดย Shahar ซึ่งพยายามที่จะเปิดเผยองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ที่พบมากที่สุดในดาราจักรทางช้างเผือก - Super-Earths และ sub-Neptunes - และเพื่อพัฒนา กรอบการตรวจหาลายเซ็นของสิ่งมีชีวิตในโลกอันไกลโพ้น ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิอัลเฟรด พี. สโลน ความพยายามนี้พัฒนาขึ้นเพื่อทำความเข้าใจว่าการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์เหล่านี้สร้างบรรยากาศของพวกมันอย่างไร ในทางกลับกัน สิ่งนี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกความแตกต่างของลักษณะทางชีวภาพที่แท้จริง ซึ่งสามารถผลิตได้จากการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น จากโมเลกุลในชั้นบรรยากาศที่มีต้นกำเนิดที่ไม่ใช่ชีวภาพ Shahar กล่าวว่า "กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังมากขึ้นช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบในรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อน" Shahar กล่าว "งานของ AEther จะแจ้งข้อสังเกตของพวกเขาด้วยข้อมูลการทดลองและการสร้างแบบจำลอง ซึ่งเราหวังว่าจะนำไปสู่วิธีการที่เข้าใจผิดได้ในการตรวจจับสัญญาณของสิ่งมีชีวิตในโลกอื่น"