O investigație astrofizică revoluționară, valorificând puterea observațională inegalabilă a Telescopului Spațial James Webb (JWST), a dezvăluit un indiciu crucial în înțelegerea chimiei atmosferice a giganților gazoși. Studiind un obiect ceresc unic, cunoscut sub numele de „Accidentul”, o pitică cenușie, astronomii au detectat molecula silan (hidrură de siliciu), o descoperire care ar putea rezolva o enigmă persistentă privind compoziția chimică a corpurilor planetare masive, inclusiv Jupiter și Saturn din sistemul nostru solar.
Piticile cenușii sunt adesea numite „stele eșuate” deoarece, deși se formează din nori de gaz și praf în colaps, la fel ca stelele, nu acumulează niciodată suficientă masă pentru a iniția fuziunea nucleară susținută a hidrogenului în nucleele lor. Aceste obiecte enigmatice au, de obicei, o masă de 13 până la 80 de ori mai mare decât cea a lui Jupiter, sau de 0,013 până la 0,08 ori masa Soarelui. Dintre acestea, „Accidentul”, situat la 50 de ani-lumină de Pământ și estimat a avea între 10 și 12 miliarde de ani, prezintă un caz deosebit de intrigant. Caracteristicile sale sunt un amestec derutant de trăsături asociate în mod obișnuit atât cu piticele cenușii tinere, cât și cu cele vechi, făcând ca descoperirea sa întâmplătoare în 2020 de către misiunea NEOWISE a NASA să fie un eveniment semnificativ.
Timp de ani de zile, absența silanului în atmosferele giganților gazoși precum Jupiter și Saturn, precum și în alte planete gazoase extrasolare și pitice cenușii, a nedumerit oamenii de știință. Deși se crede că siliciul este prezent în aceste corpuri, ipoteza predominantă sugera că acesta se leagă în principal cu oxigenul pentru a forma oxizi precum cuarțul. Se crede că acești compuși mai grei se scufundă adânc în atmosferele giganților gazoși mai reci, așezându-se sub straturi de vapori de apă și amoniac, scăpând astfel de detectarea de către navele spațiale. Cu toate acestea, această explicație lăsa încă deschisă întrebarea de ce moleculele de siliciu mai ușoare, precum silanul, nu erau observate în straturile lor atmosferice superioare.
Studiul concentrat al JWST asupra „Accidentului” a adus o descoperire: identificarea definitivă a silanului. Aceasta marchează prima dată când această moleculă specifică a fost detectată într-un astfel de obiect. Echipa postulează că silanul *se* formează în aceste atmosfere, dar, de obicei, oxigenul se combină rapid cu siliciul, nelăsând siliciu liber să se lege cu hidrogenul. Prezența excepțională a silanului în „Accident” este teoretizată a proveni din epoca sa de formare, acum mai bine de 10 miliarde de ani, o perioadă în care universul timpuriu avea concentrații semnificativ mai scăzute de oxigen. Această penurie ar fi permis siliciului să se lege mai ușor cu hidrogenul, formând silan.
„Uneori, obiectele extreme sunt cele care ne ajută să înțelegem ce se întâmplă în cele obișnuite”, a declarat Jacqueline Faherty, cercetătoare la Muzeul American de Istorie Naturală din New York City și lider al echipei. Peter Eisenhardt, om de știință de proiect la NEOWISE și membru al echipei de studiu, a adăugat: „Am vrut să vedem de ce această pitică cenușie este atât de ciudată, dar nu ne așteptam la silan. Universul continuă să ne surprindă.”
Această cercetare subliniază valoarea considerabilă a piticelor cenușii ca laboratoare cosmice. Rătăcind prin galaxie în izolare, ele servesc drept substitute accesibile pentru exoplanetele giganți gazoși, ale căror compoziții atmosferice sunt adesea ascunse de strălucirea stelelor lor gazdă. Analizând cu meticulozitate chimia atmosferică a acestor „stele eșuate”, oamenii de știință pot rafina modelele pentru condițiile de habitabilitate ale exoplanetelor, chiar dacă piticele cenușii în sine nu pot susține viața. Această abordare analitică pune bazele esențiale pentru investigațiile viitoare asupra planetelor stâncoase potențial asemănătoare Pământului.
„Studiind toată această varietate și complexitate în atmosferele planetare, pregătim oamenii de știință care, într-o zi, vor trebui să facă acest tip de analiză chimică pentru planetele stâncoase, potențial asemănătoare Pământului”, a explicat Faherty. Descoperirile echipei au fost publicate pe 4 septembrie în revista *Nature*.