Supermaapallo

Wikipedia
Ohjattu sivulta Supermaa
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli käsittelee tähtitieteellistä kohdetta. Mahtavista valtioista kertoo artikkeli supervalta.
Taiteilijan näkemys kuumasta, emotähteään lähellä kiertävästä supermaasta HD 215497 b.

Supermaapallo eli supermaa on eksoplaneetta, jonka massa on Maata suurempi, mutta aurinkokunnan uloimpia kaasujättiläisiä Uranusta ja Neptunusta (14 ja 17 Maan massaa) pienempi. Tyypillisen supermaan massa on 1–10 Maan massaa. Planeetan luokitteleminen supermaaksi ei kuitenkaan kerro mitään sen pinnasta tai elinkelpoisuudesta: supermaalla ei välttämättä ole kiinteää, kivistä pintaa, eikä sen tarvitse sijaita emotähtensä elinkelpoisilla vyöhykkeellä.[1]

Ensimmäiset tunnetut kaksi supermaata löydettiin vuonna 1992 kiertämästä pulsaria PSR 1257+12. Kyseisten planeettojen massa oli liian alhainen, että ne voitaisiin yksiselitteisesti luokitella kaasujättiläisiksi. Ensimmäinen löydetty tavallista tähteä kiertävä supermaa oli Gliese 876 d, joka löydettiin vuonna 2005.[1][2] 7. tammikuuta 2013 mennessä yksin Kepler-avaruusteleskoopin löytämistä eksoplaneettaehdokkaista 816 oli supermaan kokoluokkaa. Myös supermaita pienempia planeettaehdokkaita oli useita satoja.[3]

Joidenkin arvioiden mukaan suurin osa supermaista olisi Maan kaltaisia, mutta suurimassaisempia, kiviplaneettoja. Vaihtoehtoisen mallin mukaan ne taas muistuttaisivatkin enemmän ”minineptunuksia” eli kaasukääpiöitä.[4]

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vasemmalta oikealle: Maa, tyypillinen supermaa ja Neptunus.
Monet supermaapallot saattavat olla vetisiä.

Rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Supermaa muistuttaa Maata siinä suhteessa, että se on rakentunut pääosin raudasta ja piipitoisista silikaattimineraaleista. Supermaan keskustassa on rautaydin, jota ympäröivät silikaattipitoiset vaippa ja kuori. Löydetystä eksoplaneetoista tiedetään useimmissa tapauksissa vain massa. Tämän perusteella voidaan yrittää arvioida sitä, onko kyseessä supermaa vai ei.

Supermaa saattaa olla maan tapaisen silikaattirautaplaneetan lisäksi valtameriplaneetta tai jäinen supermaa[5], jolla voi kiviytimen ympärillä olla jäätä ja/tai valtameri. Jäinen supermaa syntyy, kun kaasua ei riitä jättiläisplaneettoihin planeettakunnan syntyvaiheessa[6].

Supermaata selvästi suurempia ovat "jääjättiläiset" eli "neptunukset" joiden massa on 10-30 maan massan luokkaa. Näillä on paksu vetykaasukehä ja suuri vesi-jääydin.

Oletetut "mini-neptunukset" eli "kaasukääpiöt" ovat supermaiden ja "neptunuksien" siirtymämuoto, jonka massa on 10 maan massan luokkaa. Kaasukääpiöllä on paksu vetykaasukehä toisin kuin supermaalla tai valtameriplaneetalla. Laajemmin kaasukääpiön massa on 2-20 maan massaa sisärakenteesta riippuen. 2,3 Maan massaista kohdetta Kepler-11f pidetään monesti kaasukääpiönä. Pienimassainen kaasukääpiö ei kykene kauaa kaasukehäänsä säilyttämään, jos ajautuu liian lähelle tähteä, koska kuumassa planeetan kaasukehä karkaa nopemmin pois[7].

Supermaan massa on 1–10 Maan massaa. Painovoima on alle kolme g[8]. Jos massa on yli 10 Maan massaa, planeetalla on melko varmasti vetyvaippa ja silloin se on luultavimmin Neptunuksen kaltainen jättiläisplaneetta.[9] Supermaapallon edellytetään lisäksi kiertävän keskustähteään melko lähellä sitä.

Joidenkin teorioiden mukaan tyypillisen supermaan ydin on kiinteää rautaa suuren tiheyden takia. Rauta saattaa kiinteytyä jopa 10 000 K:ssa. Tällöin supermaalla ei useinkaan olisi kosmiselta säteilyltä suojaavaa magneettikenttää. Niinpä elinkelpoisen supermaan massa saattaisi olla magneettikentän puolesta korkeintaan 2-5 Maan massaa[8]. Ei kuitenkaan tiedetä, estääkö magneettikentän puute elämän synnyn tai olemisen. Magneettikentän puutteella lienee vaikutusta kaasukehään. Supermaan vaipassa sattaa olla paljon Maan vaipassa hieman harvinaisempaa postpetrovskiittia[10].

Supermaan pinta lienee suhteellisen tasainen ja vuoret matalia, koska eroosio on nopeaa[11]. Nykyään geologista aktiivisuutta pidetään yleisesti ottaen elämälle hyvänä[12], vaikka se aiheuttaakin paikallisia katastrofeja kuten tulivuorenpurkauksia ja maanjäristyksiä. Tämä johtuu siitä että Supermaassa nopea silikaattisykli kierrättää planeetan ilmakehän kaasuja ja muun muassa tasaa lämpötiloja sekä tuottaa elämän tarvitsemaa hiiltä yhteyttämistä varten ilmakehään[11].

Tektoninen toiminta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Taiteilijan näkemys eksoplaneetasta Gliese 581 c kiviplaneettana, jolloin se olisi supermaa.

Supermaan mannerlaatat ovat ohuita ja nopeasti uusiutuvia. Vertailun vuoksi noin kymmenesosan Maan massaisella Marsilla oli historiansa alussa vain hienoista laattatektoniikkaa, ja Maata hieman pienemmällä Venuksellakin nykyään vain vähän. Toisaalta sen suuri painovoima hidastaa mannerlaattojen liikettä[13].

Supermaiden suuremman massan seurauksena niiden vaipassa esiintyvät konvektiovirtaukset ovat voimakkaampia kuin Maan kokoluokan planeetoilla. Tämän vuoksi litosfääri on Maankaltaisen planeetan litosfääriä ohuempi ja tektoninen toiminta jokseenkin vääjäämättä aktiivisempaa kuin pienillä kiviplaneetoilla. Tektonisesti aktiivisen supermaan ilmakehässä on luultavasti merkittäviä määriä hiilidioksidia tai rikkidioksidia[14]. Tämä on mielenkiintoinen tulos, sillä nykykäsityksen mukaan aktiivinen laattatektoniikka näyttelee merkittävää roolia tarkasteltaessa mahdollisuuksia elämän synnylle ja kehitykselle muilla planeetoilla[15] ja näin supermaat saattavat olla merkittävästi pieniä kiviplaneettoja otollisempia paikkoja elämän esiintymiselle.

Mahdollinen elinkelpoisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Supermaan suuri geologinen aktiivisuus tuottaa hiilidioksidia kaasukehään ja ylläpitää karbonaatti-silikaatti-sykliä voimallisemmin kuin maassa. Tämä edistää elämän olemassaoloa siellä, samoin kuin se että supermaan kaasukehä ja höyrystyvät vesivarannot karkaavat hitaammin avaruuteen kuin Maassa. Tiede-lehdessä 3/2006 spekuloitiin, minkälaista elämä voisi olla erilaisilla eksoplaneetoilla. Supermaasta sanottiin, että koska painovoima on siellä voimakkaampi suuremman massan takia, olisi siellä tiheä kaasukehä ja siksi kasvihuoneilmiö, minkä ansiosta osassa planeettaa olisi runsaasti sateita ja osassa aavikko-oloja. Eläimet ja kasvit olisivat litteitä ja maanpinnanmyötäisiä, mutta suurin osa elämästä luultavasti keskittyisi meriin, missä painovoima ei haittaa niin paljon.

Supermaiden havaitseminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Corot-7b on supermaa, vaikka onkin elinkelvottoman lähellä keskustähteään.

Koska supermaapallojen massa on määritelmällisesti pieni, niiden aiheuttama signaali on heikko ja siksi näiden kohteiden havaitseminen on perinteisesti ollut haastavavampaa kuin jättiläisplaneettojen havaitseminen. Niiden arvioidaankin olevan kaikkien planeettahavaintojen joukossa aliedustettuna. Käytännössä tehokkaimpia havaintomenetelmiä supermaapallojen havaitsemiseksi ovat ylikulkuhavainnot ja erityisesti mikrolinssi-ilmiö.

Euroopan eteläisen observatorion tutkijaryhmän mukaan maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa kymmeniä miljardeja.[16][17]

Havaintohistoria[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäinen supermaa löydettiin vuonna 1991 kiertämässä pulsaria PSR B1257+12. Ensimmäinen normaalia tähteä kiertävä supermaapallo – 7,5 Maan massainen Gliese 876 d – löydettiin kuitenkin vasta vuonna 2005.[18] Sittemmin supermaapalloiksi luokiteltavia planeettoja on löytynyt useita.

Havaintojen mukaan eksoplaneetta COROT-7b on varmuudella supermaa. Sen massa on noin viisi Maan massaa ja säde 1,68 Maan sädettä. Tämä supermaapallo on lähellä keskustähteään kiertävä kuuma niin sanottu ktooninen planeetta, jonka pintalämpötila on 1 000–1 500 °C. Corot-7b:n toinen pallonpuolisko on laskujen mukaan sulaa laavaa[19].

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b What Is a Super-Earth? LiveScience. 12.9.2011. Viitattu 26.8.2013. (englanniksi)
  2. Valencia, Diana; Sasselov, Dimitar & O'Connell, Richard: Radius and Structure Models of the First Super-Earth Planet 28.7.2006. Viitattu 26.8.2013. (englanniksi)
  3. Sizes of Kepler Planet Candinates 7.1.2013. NASA. Viitattu 26.8.2013. (englanniksi)
  4. Are super-Earths really mini-Neptunes? 4.2.2013. Royal Astronomical Society. Viitattu 26.8.2013. (englanniksi)
  5. NEW PLANET FOUND: ICY "SUPER-EARTH" DOMINATES DISTANT SOLAR SYSTEM
  6. Icy ‘Super-Earth’ Found Around Faraway Star
  7. [1]
  8. a b Tähdet ja avaruus 2011, "Tällaisia ovat supermaapallot", artikkeli s 14-25, s 20
  9. http://www.helsinki.fi/~ryynane/luento_20.2.2007_4x_www.pdf
  10. SciAm 2008, s. 44
  11. a b SciAm 2008, s 45
  12. Sciam 2008, s
  13. Scientific American 8/2010, August 2020, Vol 303 nro 2, Dimitar D. Sasselov, Diana Valencia, s. 38
  14. Diana Valencia, Richard J. O’Connell, Dimitar D. Sasselov: Inevitability of Plate Tectonics on Super-Earths 3.10.2007. Viitattu 30.10.2012. (englanniksi)
  15. http://www.lifeinuniverse.org/noflash/Platetectonics-05-02-01.html
  16. Miljardeittain kiviplaneettoja Linnunradan punaisia kääpiötähtiä ympäröivillä asuttavilla vyöhykkeillä ESOn lehdistötiedotteen käännös eso1214. 28.3.2012. ESO. Viitattu 30.10.2012. (englanniksi)
  17. Maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa miljardeja Yle.fi uutiset. 28.3.2011. Viitattu 30.10.2012.
  18. E. J. Rivera, J. J. Lissauer, R. P. Butler, G. W. Marcy, S. S. Vogt, D. A. Fischer, T. M. Brown, G. Laughlin, G. W. Henry: A ~ 7.5 Earth-Mass Planet Orbiting the Nearby Star, GJ 876. The Astrophysical Journal, , 634. vsk, s. 625-640. arXiv:astro-ph/0510508. doi:10.1086/491669. Artikkelin verkkoversio Viitattu 31.10.2012. (englanniksi)
  19. SciAm 2010/8, s. 40, 43.