Exoplanet interiors
سالوں کے دوران، بیرونی سیاروں اور ان کے ماحول کا پتہ لگانے، تصدیق کرنے اور ان کی خصوصیت کرنے کی ہماری صلاحیت میں بہتری آئی ہے، جس سے محققین بیرونی سیارے کی اندرونی ساخت اور ساخت کو محدود کرنا شروع کر سکتے ہیں۔ اگرچہ زیادہ تر بیرونی سیارے کی سائنس بیرونی سیاروں کے ماحولیاتی ماحول پر مرکوز ہے، لیکن کسی سیارے کی کمیت اور رداس ہمیں کسی سیارے کی کثافت اور اس وجہ سے اس کے اندرونی عمل کے بارے میں بتا سکتی ہے۔ کسی سیارے کے اندرونی عمل جزوی طور پر اس کے ماحول کے لیے ذمہ دار ہوتے ہیں، اور اس لیے وہ کسی سیارے کی زندگی کو سہارا دینے کی صلاحیت کا تعین کرنے والا عنصر بھی ہوتے ہیں۔ طریقے کیونکہ انسان بیرونی سیاروں کا سفر نہیں کر سکتے اور براہ راست پیمائش نہیں کر سکتے، اس لیے سائنس دانوں کو ان کی اندرونی ساخت کو محدود کرنے کے لیے دوسرے طریقے استعمال کرنے چاہئیں۔ کسی سیارے کی کمیت اور رداس کی پیمائش-وہ خصوصیات جن کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے-اس کی اندرونی ساخت کا سراغ دے سکتی ہیں۔ ہم ان خصوصیات کا اندازہ ٹرانزٹ طریقہ اور ریڈیل ویلیوٹی طریقہ دونوں سے لگا سکتے ہیں۔ جیسے جیسے کوئی سیارہ اپنے ستارے کے سامنے منتقل ہوتا ہے، سیارے کے رداس کا تعین ستارے سے روشنی میں کمی سے کیا جا سکتا ہے۔ اسی طرح، چونکہ سیارے کی ستارے پر کشش ستارے کو "ہلانے" کا سبب بنتی ہے، اس لیے ہم اس کے اصل ستارے کے مقابلے میں سیارے کی کمیت کا اندازہ لگانے کے لیے اسٹار لائٹ کی نتیجے میں ہونے والی ڈوپلر شفٹوں کا استعمال کر سکتے ہیں۔ نظام شمسی کے اندر، پتھریلی سیاروں میں ایک مینٹل اور پرت ہوتی ہے جس میں سلیکیٹس، آکسائڈز، اور سلیکیٹ پگھلتے ہیں، اور لوہے سے بھرپور کور ہوتا ہے۔ پتھریلی سیاروں کو تشکیل دینے والے بنیادی عناصر، جو میگنیشیم، آئرن، آکسیجن، کاربن اور سلکان ہیں، ان سیاروں کی اقسام کے اندرونی حصوں میں عالمگیر سمجھے جاتے ہیں۔ ان عناصر کی کثرت کے ساتھ ساتھ سیارے کی تشکیل کے دوران ان کی حرارت اور ٹھنڈک کے عمل سیارے کی حتمی ساخت کے ذمہ دار ہیں۔ بیرونی سیاروں کی کمیت اور رداس کی پیمائش کر کے سیارے کی اوسط کثافت کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ گھنے سیاروں میں لوہے جیسے بھاری عناصر کا تناسب زیادہ ہونا چاہیے، جبکہ ہلکے سیاروں میں ہائیڈروجن جیسے ہلکے عناصر کی زیادہ تعداد ہونی چاہیے۔ تاہم، اوسط کثافت اس بات میں فرق نہیں کرتی کہ کسی سیارے کے اندرونی حصے میں مختلف اجزاء کیسے تقسیم ہوتے ہیں۔ ایک گھنے سیارے میں اس کا گھنے مواد ایک چھوٹے سے کور میں پیک ہو سکتا ہے، یا اس کے مینٹل کے ذریعے تقسیم ہو سکتا ہے۔ سیاروں کے بڑے پیمانے پر رداس کے تعلقات کا تجزیہ کرنے کے علاوہ، محققین کسی سیارے کی اندرونی ساخت کا قیاس کرتے وقت سیارے کے میزبان ستارے کی ساخت کو بھی دیکھتے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ سیارے اور ان کے میزبان ستارے ایک ہی نظام سے نکلتے ہیں، اس لیے وہ ایکریشن ڈسک سے ایک ہی مواد کا اشتراک کرتے ہیں۔ اگرچہ سیاروں کی ساخت ان کے میزبان ستارے کی طرح بالکل نہیں ہوگی، لیکن وہ بعض عناصر کے یکساں حصوں کا اشتراک کریں گے۔ مثال کے طور پر، دھات سے غریب ستاروں پر مشتمل کہکشاں کے دھات سے غریب علاقوں میں، محققین کا خیال ہے کہ سیاروں میں دھاتوں کی کثرت ان نظاموں اور ستاروں کے مقابلے میں کم ہے جو دھاتوں سے مالا مال ہیں۔ کسی نظام کی لوہے کی کثرت خاص طور پر اہم ہے کیونکہ یہ نکل اور دھاتی مرکب جیسے عناصر کے ساتھ سیاروں کے اندرونی حصوں میں ایک عام جزو ہے۔ لوہا ایک نسبتا بھاری عنصر ہے جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ عالمی سطح پر پتھریلی سیاروں میں موجود ہے۔ یہ لوہا سلیکیٹس اور آکسائڈز میں مینٹل میں موجود ہو سکتا ہے اگر یہ آکسائڈائز ہو جائے، لیکن بصورت دیگر ایک دھات کے طور پر ایک زمینی سیارے کا مرکز بن جائے گا۔ لہذا، آکسیجن کی دستیابی، بڑے پیمانے پر اور رداس میں معروف چٹانی سیاروں سے مماثلت کے ساتھ، آکسیڈائزڈ آئرن کے ساتھ مینٹل کے امکان کی نشاندہی کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ ممکنہ اندرونی اقسام نظام شمسی میں مختلف قسم کے سیاروں کے اندرونی حصے ہیں۔ زمین کا اندرونی اور بیرونی مرکز (زمین کے رداس کے تقریبا 55 فیصد تک پہنچنا)، مینٹل اور کرسٹ ہے، اور وینس کے بارے میں عام طور پر خیال کیا جاتا ہے کہ اس کی ساخت ایک جیسی ہے۔ مرکری کا بنیادی رداس بہت بڑا ہے جو کہ سیاروں کے رداس کا 80 فیصد ہے، اس کے ساتھ ساتھ ایک ایسا مینٹل بھی ہے جو دوسرے زمینی سیاروں کے مقابلے میں سلفر میں بہت زیادہ اور لوہے میں بہت کم ہے۔ مریخ کا مرکز نسبتا چھوٹا ہوتا ہے، اور ایک مینٹل جس میں زمین کے مقابلے میں لوہے کا تقریبا دوگنا حصہ ہوتا ہے۔ بیرونی سیاروں جپٹر، سیٹرن، یورینس اور نیپچیون کے کور کو بہت کم سمجھا جاتا ہے، حالانکہ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ جپٹر اور سیٹرن میں اندرونی، پتھریلی سیاروں کے اندرونی حصوں میں نظر آنے والے درجہ حرارت اور دباؤ سے کہیں زیادہ لوہے اور نکل پر مشتمل کور ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، بیرونی سیاروں کے اندرونی حصوں میں اندرونی چٹانی سیاروں کے مقابلے میں بہت زیادہ برف اور اتار چڑھاؤ ہوتے ہیں۔ چونکہ نظام شمسی کے سیارے اندرونی حصوں کے متنوع مجموعے پر مشتمل ہیں، اس لیے بیرونی سیاروں کے اندرونی حصے ممکنہ طور پر اسی طرح یا اس سے بھی زیادہ تنوع کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، سیاروں کی پرت کی موٹائی براہ راست متناسب ہوتی ہے کہ سیارہ اپنی تشکیل کے بعد کتنی تیزی سے ٹھنڈا ہوا۔ کسی چھوٹے سیارے، کم کمیت والے سیارے، یا کسی ایسے سیارے کے لیے جو اپنے ستارے سے مزید دور ہو، ٹھنڈک کی تیز رفتار شرح متوقع ہے۔ ایسے سیاروں کی پرت متناسب طور پر موٹی ہوگی، جیسا کہ چاند اور مریخ میں دیکھا جاتا ہے۔ تاہم، ایسے سیارے ہیں جو نظام شمسی میں نظر نہیں آتے، جیسے کہ کم کثافت والے "گرم جپٹرس"، جو نظام شمسی کے گیس جنات سے زیادہ گرم اور بڑے ہوتے ہیں۔ مبصرین نے بہت سے "سپر ارتھز" یا "سب نیپٹونز" بھی پائے ہیں، یعنی۔ زمین اور نیپٹون کے درمیان رداس والے سیارے، جن کا رداس زمین سے 4 گنا زیادہ ہے۔ نظام شمسی میں نمائندگی نہ کرنے والے سیاروں کی اقسام کے وجود سے پتہ چلتا ہے کہ سیاروں کے اندرونی حصے ایسے ہیں جو اسی طرح نظام شمسی میں نمائندگی نہیں کرتے ہیں۔ کچھ مجوزہ اندرونی اقسام میں چھوٹے کور، بڑے پیمانے پر مینٹل، اور سمندر کی سطح شامل ہیں جن میں کوئی براعظم نہیں ہے: یا، ایک بہت بڑا کور اور مینٹل، یا شاید ایسے سیارے ہو سکتے ہیں جن کے مینٹل اور سطح کے درمیان برف کی پرت ہو، دونوں کور کے اوپر ہوں۔ ان مجوزہ اندرونی ڈھانچوں کی کوئی مصدقہ مثالیں موجود نہیں ہیں۔ تاہم، کچھ بیرونی سیاروں کے ممکنہ اندرونی ڈھانچوں کے مفروضے موجود ہیں۔ ایسی ہی ایک مثال جی جے 1214 بی ہے، جس کی کمیت زمین سے 6.55 گنا زیادہ ہے اور یہ زمین کے رداس سے 2.68 گنا زیادہ ہے، لیکن زمین کی کثافت کا صرف تقریبا ایک تہائی ہے۔ سیارے کے بڑے سائز کے باوجود، GJ 1214b کی کثافت 1870 کلوگرام m−3 بہت کم ہے جو ایک غالب دھات اور سلیکیٹ چٹان کی ساخت کی نمائندگی کرتی ہے۔ اس سیارے کے لیے تین مختلف قسم کے اندرونی میک اپ کا قیاس کیا گیا ہے۔ ایک یہ ہے کہ اس سیارے میں لوہے کا کور، سلیکیٹس پر مشتمل ایک مینٹل، اور پانی کی ایک بیرونی ترین پرت ہے، جو ہائیڈروجن اور ہیلیم کے موٹے لفافے کو سہارا دیتی ہے۔ ایک اور مفروضہ آئرن کور اور سلیکیٹ مینٹل کے مفروضے کو برقرار رکھتا ہے، لیکن پانی کی بیرونی پرت کو ختم کرتا ہے، اور اس کے لیے موٹے ہائیڈروجن/ہیلیم لفافے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک تیسرا مفروضہ تجویز کرتا ہے کہ سیارہ زیادہ تر پانی ہے، اور اس کا ایک بڑا ماحول ہے جو زیادہ تر بھاپ پر مشتمل ہے۔ جی جے 1214 بی کی طرح، بہت سی قیاس آرائیاں ہیں لیکن بیرونی سیاروں کی کوئی تصدیق شدہ ساخت نہیں ہے۔ جیسے جیسے مزید بیرونی سیارے دریافت ہوتے ہیں، سیاروں کی اقسام کا سلسلہ بھی بڑھتا ہے، جو نظام شمسی میں نہ دیکھے گئے سیاروں کی اقسام سے بالاتر ہے۔ کچھ بیرونی سیارے رداس میں زمین سے ملتے جلتے ہو سکتے ہیں، لیکن بہت کم گھنے یا زیادہ گھنے ہوتے ہیں۔ دوسرے بیرونی سیارے کثافت میں زمین سے ملتے جلتے ہو سکتے ہیں، لیکن ان کا سائز بہت مختلف ہے۔ اس طرح، نظام شمسی کی اشیاء سے ان کی مماثلت کی بنیاد پر ممکنہ سیاروں کے اندرونی حصوں کی درجہ بندی کرنا مشکل ہے۔ مسلسل بیرونی سیارے کی دریافتیں سیاروں کی اقسام کے شماریاتی تجزیے اور مخصوص کمیت اور ریڈیائی کی الگ الگ سیاروں کی آبادیوں کی شناخت کی اجازت دیتی ہیں۔ اس سے "زمینی" سیارے یا "گیس جنات" جیسے زمروں کی تعریف کو نظام شمسی میں نظر آنے سے آگے، تمام معروف بیرونی سیاروں کی حد تک توسیع کی اجازت ملتی ہے۔ رہائش کے لیے سیاروں کے پیمانے کے چکروں کی مطابقت بیرونی سیاروں کے اندرونی حصوں میں بہت زیادہ تحقیق کرتی ہے۔ زمین پر، سطح اور ذیلی سطح کے عمل جیسے پلیٹ ٹیکٹونکس، جیوڈینامو کو طاقت دینے والا بیرونی کور کنویکشن جو ہمارا مقناطیسی میدان بناتا ہے، اور سطح اور اندرونی کے درمیان مواد کا سائیکلنگ زمین کی آب و ہوا اور ماحولیاتی ساخت میں حصہ ڈالتا ہے، اور اس وجہ سے، اس کی رہائش پزیر ہے۔ اس کی وجہ سے، سیاروں کے اندرونی حصوں کی تفہیم زیادہ مقبول ہو رہی ہے کیونکہ سیاروں کی رہائش کا مطالعہ بھی بڑھتا ہے۔ زمین واحد معلوم سیارہ ہے جس میں زندگی موجود ہے، اس لیے بیرونی سیاروں میں زندگی کی تلاش میں، بہت سے محققین ابتدائی یا جدید زمین کے حالات، خاص طور پر ماحولیاتی آکسیجن کی موجودگی کی تلاش پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ اسی طرح، قابل رہائش سیاروں کی تلاش میں، وہ جو زمین (کمیت، رداس، اندرونی ساخت) سے ملتے جلتے ہیں، خاص دلچسپی رکھتے ہیں۔ اس کے علاوہ، کسی سیارے کا سائز اور کمیت اس بات میں معاون ہوتے ہیں کہ آیا وہ اپنے ماحول کو برقرار رکھ سکتا ہے یا نہیں۔ کم بڑے سیارے کشش ثقل سے کمزور ہوتے ہیں اور ماحول کو برقرار رکھنے کے قابل نہیں ہوتے ہیں۔ زندگی جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ اس کے لیے ماحول کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے وہ سیارے جو مناسب سیاروں کی کمیت حاصل کرنے کے لیے صحیح ساخت رکھتے ہیں، سیارے کی رہائش کا تعین کرنے میں کلیدی حیثیت رکھتے ہیں۔ مقناطیسی میدان کی موجودگی سیارے کی رہائش میں بھی معاون ہے، اور ممکنہ بیرونی سیاروں کے مقناطیسی میدان کے اشارے کا پتہ چلا ہے۔ مسلسل ماحولیاتی مشاہدات جو مقناطیسی میدان کی تلاش کرتے ہیں، جب بیرونی سیاروں کی اندرونی ساخت کے حساب کے ساتھ جوڑے جاتے ہیں، تو یہ بیرونی سیارے کی اندرونی ساخت کے بارے میں مزید بصیرت فراہم کر سکتے ہیں۔ حوالہ جات فلکیات ایکسوپلینیٹس سیاروں کا ماحول سیاروں کی ارضیات