Eesti teadlane: Laavaplaneetidel sajab sulametalli ja see seletab nende erakordset eredust

Kunstniku illustratsioon laavaplaneedist 55 Cancri e. Laavaplaneedil võib temperatuur küündida tuhandete kraadideni. Foto: Hubble, M. Kornmesser/ESA

Tartu observatooriumi vanemteadur Mihkel Pajusalu koos kolleegidega Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist (MIT-st) leidsid, et laavaplaneete võivad ümbritseda metallidest pilved, mis seletaks ära laavaplaneetide üllatavalt kõrge peegeldavuse.

Praeguseks on leitud üle 4000 planeedi väljaspool meie päikesesüsteemi, millest osa on laavaplaneedid. «Laavaplaneedid on kiviplaneedid nagu Maa, aga nende pind on nii kuum, et kivimid sulavad ja suur osa planeedi pinnast on kaetud sulakivi ehk laavaga,» ütles uuringu kaasautor ja Tartu observatooriumi vanemteadur Mihkel Pajusalu.

Laavaplaneete leidub ka ulmefilmides, näiteks on selline «Tähesõdade» universumi planeet Mustafar (põhiliselt tuntud sarja teisest ja kolmandast osast). Kinohitis alahinnati aga märkimisväärselt planeedi pinnatemperatuuri: päriselus ei jääks inimene sellisel planeedil ellu.

Metallpilvedega laavaplaneedid peegeldavad valgust nagu diskokuulid

Varasemad uuringud on näidanud, et laavaplaneedid peegeldavad tagasi üllatavalt palju ematähe valgust, kuid selle põhjus pole teada. Selliste planeetide peegeldusnäitaja ehk albeedo võib olla üle 0,4.

See on võrreldav Maa peegeldusnäitajaga või isegi ületab seda, kuid Maal on kõrge peegeldavuse põhjuseks veest pilved, mis oleksid laavaplaneetidelt ammu koos lenduvatest gaasidest atmosfääriga ära puhutud. Samuti võiks intuitiivselt mõelda, et väga kuum planeet võiks rohkem meenutada ära kõrbenud söepalli, mitte heledat läikivat kera.

Vastust küsimusele, miks laavaplaneedid nii palju valgust peegeldavad, uuris MIT professor Sara Seageri töörühm. Töörühma kuulus ka MIT doktorant Zahra Essack ja suurema osa projekti ajast MIT-s olnud ning pärast Eestisse tagasi pöördumist osalemist kaugelt jätkanud praegune Tartu Ülikooli Tartu observatooriumi vanemteadur ja kosmosetehnoloogia osakonna juhataja Mihkel Pajusalu.

«Algne idee oli, et kuna laava on vedelik, siis selle pind läigib ning läigivad ka laava jahtumisel tekkivad klaasid. Mõtlesime, et äkki see tekitabki teleskoobiga mõõtmisel saadava tugeva signaali,» kommenteeris Mihkel Pajusalu.

Uurimistöö käigus sulatati laava optilise käitumise uurimiseks erinevaid kivimeid ja uuriti laava tahkumisel tekkiva klaasi peegeldusomadusi. Pärast seda, kui oldi peegeldustegureid eri nurkade all mõõdetud, rakendati saadud andmeid, et arvutada välja kindla materjaliga kaetud planeedi peegeldustegur.

Uurimuse tulemusena leiti, et laavaplaneetide pind ei saa ise piisavalt peegelduv olla (albeedo alla 0,1). «See tähendab, et tegemist peab olema pilvedega, mis peegeldavad palju valgust. Antud juhul on tõenäoliselt tegemist muuhulgas metalltilkadest ja metallitolmust koosnevate pilvedega – neil planeetidel on temperatuur nii kõrge, et metallid hakkavad aurustuma,» ütles Pajusalu.

«Metallipilvesid on kahjuks maa peal väga raske toota, mistõttu põhineb selline seletus hetkel välistamise meetodil: kuna on teada, et pind ei saa olla nii hele, siis peab miski muu põhjustama sellise tagasipeegeldumise. Pilved ongi see, mis järele jääb.»

Lavaplaneedid näitavad Maa minevikku ja tulevikku

Planeedi pind võib olla laavaga kaetud ka siis, kui see ematähele ülilähedal ei tiirle. Näiteks pidi ka Maa kohe pärast tekkimist olema hoopis sulanud kujul, kuna koostisosade kokkupõrkel vabanes väga palju soojust. Meile tuntud maapind tekkis selle pinna tahkumisel, kuid Maa sisemus on siiani kuum.

«Maa oli alguses laavaplaneet ja ilmselt muutub laavaplaneediks ka tulevikus. Kui Päike muutub punaseks hiiuks, siis temperatuur Maa peal muutub sama kõrgeks kui laavaplaneetidel ja maakera pind sulab üles. Praeguste mudelite järgi on see üsnagi kindel. Seega näitavad laavaplaneedid nii Maa minevikku kui ka tulevikku.»

Samuti viitab levinuim Kuu tekke teooria suurele kokkupõrkele, mis oleks olulise osa Maa pinnast sulanud olekusse jätnud. «Pärast suurt kokkupõrget oleks samuti suur osa Maast üles sulanud, nii et oli Maa laavaplaneediks paar korda enda arengu käigus ja muutub selleks jälle.»

Teaduslik artikkel ilmus augusti alguses ajakirjas The Astrophysical Journal.