Как узнают химический состав далеких планет, не имея реальных проб их грунта?

Ученым сегодня известно не только из каких химических элементов состоят планеты нашей Солнечной системы, но также из чего состоят многие из далеких планет других галактик! Но каким образом они делают выводы о химическом составе планет без реальных проб их грунта?

Оказывается, узнать химический состав можно с использованием различных методов астрономических наблюдений и анализа спектров.

Астрофизики изучают свет, отраженный планетами, когда те проходят перед своей звездой (транзит) или, наоборот, блокируют свет звезды (окклюзия). Проходя через атмосферу планеты или отражаясь от поверхности, свет может поглощаться или рассеиваться определенными молекулами, что создает уникальный спектральный "отпечаток". Этот метод позволяет определить наличие и примерное количество различных химических элементов космических тел вокруг нас.

Анализ инфракрасного излучения планеты также предоставляет информацию о составе атмосферы и поверхности. Молекулы некоторых химических веществ имеют упомянутые характерные "отпечатки" в инфракрасном диапазоне, что позволяет и их идентифицировать.

Измерение радиоволнового излучения от планет может также предоставить информацию о составе и структуре их атмосфер.

Эти методы позволяют ученым определять общий состав атмосферы планет и даже делать выводы о поверхности, если есть признаки химического взаимодействия или присутствия особых веществ.

Рассмотрим один из примеров. На рисунке — схематичный вид спектра излучений Марса. Свет Солнца, отражающийся от планеты, теряет в синей части спектра больше, чем в красной. Это означает, что красный свет лучше отражается от Марса, поэтому на нем имеется вещество красного цвета. Отсюда можно сделать вывод, что на Марсе много оксида железа, придающего ей красноватый цвет ржавчины. В спектре заметны также две полосы поглощения, связанные с углекислотой. Значит, этот газ также есть в атмосфере Марса.