Exoplanet interiors
पिछले कुछ वर्षों में, एक्सोप्लैनेट और उनके वायुमंडल का पता लगाने, पुष्टि करने और उनकी विशेषता बताने की हमारी क्षमता में सुधार हुआ है, जिससे शोधकर्ताओं को एक्सोप्लैनेट की आंतरिक संरचना और संरचना को बाधित करना शुरू करने में मदद मिली है। जबकि अधिकांश एक्सोप्लैनेट विज्ञान एक्सोप्लैनेटरी वायुमंडलीय वातावरण पर केंद्रित है, एक ग्रह का द्रव्यमान और त्रिज्या हमें ग्रह के घनत्व और इसलिए, इसकी आंतरिक प्रक्रियाओं के बारे में बता सकता है। ग्रह की आंतरिक प्रक्रियाएँ उसके वायुमंडल के लिए आंशिक रूप से जिम्मेदार होती हैं, और इसलिए वे जीवन का समर्थन करने के लिए ग्रह की क्षमता में एक निर्धारक कारक भी हैं। तरीके क्योंकि मनुष्य एक्सोप्लैनेट की यात्रा नहीं कर सकते हैं और सीधे माप नहीं ले सकते हैं, इसलिए वैज्ञानिकों को उनकी आंतरिक संरचना को बाधित करने के लिए अन्य तरीकों का उपयोग करना चाहिए। ग्रह के द्रव्यमान और त्रिज्या को मापना-ऐसी विशेषताएं जिन्हें देखा जा सकता है-इसकी आंतरिक संरचना के बारे में संकेत दे सकता है। हम पारगमन विधि और रेडियल वेग विधि दोनों से इन विशेषताओं का अनुमान लगा सकते हैं। जैसे-जैसे कोई ग्रह अपने तारे के सामने पारगमन करता है, ग्रह की त्रिज्या को तारे से प्रकाश में कमी से निर्धारित किया जा सकता है। इसी तरह, क्योंकि तारे पर ग्रह का खिंचाव तारे को "हिलाने" का कारण बनता है, हम उसके मूल तारे के सापेक्ष ग्रह के द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए स्टारलाइट के परिणामी डॉपलर शिफ्ट का उपयोग कर सकते हैं। सौर मंडल के भीतर, चट्टानी ग्रहों में एक आवरण और परत होती है जिसमें सिलिकेट, ऑक्साइड और सिलिकेट पिघलते हैं, और एक लौह-समृद्ध कोर होता है। चट्टानी ग्रहों की रचना करने वाले प्रमुख तत्व, जो मैग्नीशियम, लोहा, ऑक्सीजन, कार्बन और सिलिकॉन हैं, इन ग्रह प्रकारों के अंदरूनी हिस्सों में सार्वभौमिक माने जाते हैं। इन तत्वों की प्रचुरता, साथ ही साथ ग्रह के निर्माण के दौरान वे गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रियाओं से गुजरते हैं, जो ग्रह की अंतिम संरचना के लिए जिम्मेदार हैं। एक्सोप्लैनेट के द्रव्यमान और त्रिज्या को मापकर, ग्रह के औसत घनत्व की गणना की जा सकती है। घने ग्रहों में लोहे जैसे भारी तत्वों का अनुपात अधिक होना चाहिए, जबकि हल्के ग्रहों में हाइड्रोजन जैसे हल्के तत्वों की सांद्रता अधिक होनी चाहिए। हालांकि, औसत घनत्व यह भेद नहीं करता है कि किसी ग्रह के आंतरिक भाग के भीतर विभिन्न घटक कैसे वितरित किए जाते हैं; एक घने ग्रह में इसकी घनी सामग्री एक छोटे से कोर में पैक हो सकती है, या इसके आवरण के माध्यम से वितरित हो सकती है। ग्रहों के द्रव्यमान-त्रिज्या संबंधों का विश्लेषण करने के अलावा, शोधकर्ता किसी ग्रह की आंतरिक संरचना की परिकल्पना करते समय ग्रह के मेजबान तारे की संरचना को भी देखते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ग्रह और उनके मेजबान तारे एक ही प्रणाली से उत्पन्न होते हैं, इसलिए वे संचय डिस्क से एक ही सामग्री साझा करते हैं। हालाँकि ग्रहों की संरचना उनके मेजबान तारे के समान नहीं होगी, लेकिन वे कुछ तत्वों के समान अंश साझा करेंगे। उदाहरण के लिए, धातु-गरीब सितारों वाली आकाशगंगा के धातु-गरीब क्षेत्रों में, शोधकर्ताओं का मानना है कि ग्रहों में भी धातुओं की प्रचुरता उन प्रणालियों और सितारों की तुलना में कम है जो धातुओं से समृद्ध हैं। एक प्रणाली की लोहे की प्रचुरता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि यह निकेल और धातु मिश्र धातु जैसे तत्वों के साथ ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों में एक सामान्य घटक है। लोहा एक अपेक्षाकृत भारी तत्व है जो माना जाता है कि चट्टानी ग्रहों में सार्वभौमिक रूप से मौजूद है। यह लोहा सिलिकेट्स और ऑक्साइड में मेंटल में मौजूद हो सकता है यदि यह ऑक्सीकृत हो जाता है, लेकिन अन्यथा एक धातु के रूप में एक स्थलीय ग्रह का केंद्र बन जाएगा। इसलिए, ज्ञात चट्टानी ग्रहों के द्रव्यमान और त्रिज्या में समानताओं के साथ ऑक्सीजन की उपलब्धता, ऑक्सीकृत लोहे के साथ एक आवरण की संभावना को इंगित करने में मदद कर सकती है। संभावित आंतरिक प्रकार सौर मंडल में विभिन्न प्रकार के ग्रहों के आंतरिक भाग हैं; पृथ्वी का आंतरिक और बाहरी केंद्र (पृथ्वी की त्रिज्या के लगभग 55 प्रतिशत तक पहुंचने वाला), आवरण और परत है, और शुक्र को आमतौर पर एक समान संरचना माना जाता है। बुध का मूल त्रिज्या ग्रहों की त्रिज्या का 80 प्रतिशत से बहुत बड़ा है, साथ ही एक आवरण जो अन्य स्थलीय ग्रहों की तुलना में सल्फर में बहुत अधिक और लोहे में बहुत कम प्रचुर मात्रा में है। मंगल ग्रह का मूल भाग अपेक्षाकृत छोटा होता है और इसमें पृथ्वी की तुलना में लोहे का द्रव्यमान अंश लगभग दोगुना होता है। बाहरी ग्रह बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून के कोर को बहुत कम समझा जाता है, हालांकि यह माना जाता है कि बृहस्पति और शनि में आंतरिक, चट्टानी ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों में देखे जाने वाले तापमान और दबाव की तुलना में बहुत अधिक लोहे और निकल वाले कोर हैं। इसके अलावा, बाहरी ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों में आंतरिक चट्टानी ग्रहों की तुलना में बहुत अधिक बर्फ और वाष्पशील हैं। क्योंकि सौर मंडल के ग्रहों में आंतरिक भागों का एक विविध समूह होता है, एक्सोप्लैनेट के आंतरिक भाग संभवतः समान या उससे भी अधिक विविधता प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक ग्रह की परत की मोटाई सीधे आनुपातिक है कि ग्रह अपने गठन के बाद कितनी जल्दी ठंडा हो गया। एक छोटे ग्रह, एक कम द्रव्यमान वाले ग्रह, या एक ग्रह के लिए एक तेज शीतलन दर की उम्मीद है जो अपने तारे से बहुत दूर है। इस तरह के ग्रहों की परत आनुपातिक रूप से मोटी होगी, जैसा कि चंद्रमा और मंगल ग्रह में देखा जाता है। हालाँकि, ऐसे ग्रह हैं जो सौर मंडल में नहीं देखे जाते हैं, जैसे कि कम घनत्व वाले "गर्म बृहस्पति", जो सौर मंडल के गैस दिग्गजों की तुलना में अधिक गर्म और बड़े हैं। पर्यवेक्षकों ने कई "सुपर-अर्थ" या "सब-नेप्च्यून" भी पाए हैं, अर्थात। पृथ्वी और नेपच्यून के बीच त्रिज्या वाले ग्रह, जिनकी त्रिज्या पृथ्वी से 4 गुना अधिक है। सौर मंडल में प्रतिनिधित्व नहीं किए गए ग्रहों के प्रकारों का अस्तित्व उन ग्रहों के आंतरिक अस्तित्व का संकेत देता है जो इसी तरह सौर मंडल में प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं। कुछ प्रस्तावित आंतरिक प्रकारों में छोटे कोर, विशाल मेंटल और एक महासागर की सतह शामिल है जिसमें कोई महाद्वीप नहीं हैः या, एक विशाल कोर और मेंटल, या शायद इसके मेंटल और सतह के बीच एक बर्फ की परत वाले ग्रह हो सकते हैं, दोनों एक कोर के ऊपर। इन प्रस्तावित आंतरिक संरचनाओं के कोई पुष्ट उदाहरण नहीं हैं। हालाँकि, कुछ एक्सोप्लैनेट की संभावित आंतरिक संरचनाओं की परिकल्पनाएँ हैं। ऐसा ही एक उदाहरण जीजे 1214बी है, जिसका द्रव्यमान पृथ्वी की तुलना में 6.5 गुना अधिक है और यह पृथ्वी की त्रिज्या का 2.68 गुना है, लेकिन पृथ्वी का घनत्व केवल लगभग एक तिहाई है। ग्रह के बड़े आकार के बावजूद, जी. जे. 1214बी का घनत्व 1870 कि. ग्रा. मी.-3 एक प्रमुख धातु और सिलिकेट चट्टान संरचना का प्रतिनिधित्व करने के लिए बहुत कम है। इस ग्रह के लिए तीन अलग-अलग प्रकार के आंतरिक मेकअप की परिकल्पना की गई है। एक यह है कि ग्रह में एक लोहे का कोर, सिलिकेट्स से बना एक आवरण और पानी की सबसे बाहरी परत है, जो हाइड्रोजन और हीलियम के एक मोटे आवरण को सहारा देती है। एक अन्य परिकल्पना लोहे के कोर और सिलिकेट मेंटल धारणा को रखती है, लेकिन पानी की बाहरी परत को समाप्त करती है, और एक मोटे हाइड्रोजन/हीलियम लिफाफे की आवश्यकता होती है। एक तीसरी परिकल्पना का सुझाव है कि ग्रह ज्यादातर पानी है, और इसका एक बड़ा वातावरण है जो ज्यादातर भाप से बना है। जीजे 1214बी के साथ, कई अटकलें हैं लेकिन एक्सोप्लैनेट की कोई पुष्टि संरचना नहीं है। जैसे-जैसे अधिक एक्सोप्लैनेट की खोज की जाती है, ग्रहों के प्रकारों की सीमा भी बढ़ती है, जो सौर मंडल में नहीं देखे गए ग्रहों के प्रकारों से परे है। कुछ एक्सोप्लैनेट त्रिज्या में पृथ्वी से मिलते-जुलते हो सकते हैं, लेकिन बहुत कम घने या बहुत घने होते हैं। अन्य एक्सोप्लैनेट घनत्व में पृथ्वी के समान हो सकते हैं, लेकिन उनका आकार बहुत अलग है। इस प्रकार, सौर मंडल की वस्तुओं के साथ उनकी समानताओं के आधार पर संभावित ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों को वर्गीकृत करना मुश्किल है। निरंतर एक्सोप्लैनेट खोजें ग्रहों के प्रकारों के सांख्यिकीय विश्लेषण और कुछ द्रव्यमान और त्रिज्याओं की अलग-अलग ग्रहों की आबादी की पहचान की अनुमति देती हैं। यह "स्थलीय" ग्रहों या "गैस दिग्गजों" जैसी श्रेणियों की परिभाषा को सौर मंडल में देखे जाने से परे, सभी ज्ञात एक्सोप्लैनेट की सीमा तक विस्तार करने की अनुमति देता है। निवासयोग्यता ग्रहों के पैमाने के चक्रों की निवासयोग्यता के लिए प्रासंगिकता एक्सोप्लैनेटरी इंटीरियर्स में बहुत शोध करती है। पृथ्वी पर, सतह और उप-सतह प्रक्रियाएँ जैसे प्लेट विवर्तनिकी, भू-गतिकी को शक्ति प्रदान करने वाला बाहरी कोर संवहन जो हमारे चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है, और सतह और आंतरिक के बीच सामग्री का चक्रण पृथ्वी की जलवायु और वायुमंडलीय संरचना में योगदान देता है, और इसलिए, इसकी निवास क्षमता। इस वजह से, ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों की समझ अधिक लोकप्रिय हो रही है क्योंकि ग्रहों की निवास क्षमता का अध्ययन भी बढ़ रहा है। पृथ्वी जीवन को आश्रय देने वाला एकमात्र ज्ञात ग्रह है, इसलिए एक्सोप्लैनेट में जीवन की खोज में, कई शोधकर्ता प्रारंभिक या आधुनिक पृथ्वी की स्थितियों, विशेष रूप से वायुमंडलीय ऑक्सीजन की उपस्थिति की खोज पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इसी तरह, रहने योग्य ग्रहों की खोज में, वे जो पृथ्वी (द्रव्यमान, त्रिज्या, आंतरिक संरचना) के समान हैं, विशेष रुचि रखते हैं। इसके अलावा, एक ग्रह का आकार और द्रव्यमान इस बात में योगदान देता है कि क्या वह अपने वायुमंडल को बनाए रख सकता है। कम द्रव्यमान वाले ग्रहों में गुरुत्वाकर्षण खिंचाव कमजोर होता है और वे वातावरण को बनाए रखने में कम सक्षम होते हैं। जैसा कि हम जानते हैं कि जीवन के लिए एक वातावरण की आवश्यकता होती है, इसलिए जिन ग्रहों में पर्याप्त ग्रह द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए सही संरचना होती है, वे ग्रह की निवास क्षमता निर्धारित करने में महत्वपूर्ण हैं। एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति भी एक ग्रह की निवास क्षमता में योगदान देती है, और एक संभावित एक्सोप्लैनेटरी चुंबकीय क्षेत्र के संकेतों का पता लगाया गया है। निरंतर वायुमंडलीय अवलोकन जो एक चुंबकीय क्षेत्र की खोज करते हैं, जब एक्सोप्लैनेट की आंतरिक संरचनाओं की गणना के साथ जोड़ा जाता है, तो एक एक्सोप्लैनेट की आंतरिक संरचना में आगे की अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं। संदर्भ खगोल विज्ञान एक्सोप्लैनेट्स ग्रहों का वायुमंडल ग्रहों का भूविज्ञान