Планетите съдържат много повече вода, отколкото се смяташе досега

Доскоро учените смятаха, че екзопланетите са изградени много като нашата Земя: желязно ядро, заобиколено от покривало от скала и вода на повърхността. Но според експерта по екзопланети Каролин Дорн това е твърде опростено: „През последните години започнахме да осъзнаваме, че планетите са много по-сложни, отколкото си мислехме.“

Повечето известни екзопланети – планети извън нашата слънчева система – са относително близо до своята звезда. Това ги прави изключително горещи светове с океани от разтопена магма. Това е много различно от твърдата мантия, която познаваме на Земята. Водата се разтваря добре в екзотични магмени океани, докато въглеродният диоксид например може да избяга в атмосферата. Желязното ядро ​​на тези планети се намира под разтопената мантия. Самата мантия (и земната кора) до голяма степен се състои от силикати. Но как се разпределя водата между силикатната скала и желязото?

Осемдесет пъти повече
Дорн ван де ETH Цюрих С колегите си от Принстънския университет изследвания и резултатите от тях, Този в природа обратно, Това предизвика много спорове. Оказва се, че количеството вода, съхранявано в ядрата на екзопланетите, както и във вътрешността на нашата Земя, е много по-голямо от очакваното. Може да е осемдесет пъти по-голямо от количеството вода във всички океани взети заедно.

Това изисква известно обяснение: по време на ранната еволюция на планетата голяма част от желязото е кипяло на капчици в гореща супа от магма. Водата се свързва с тези капчици и всичко бавно потъва към ядрото. Много вода изчезва във вътрешността на планетата. „Водата сякаш повдига желязото до дъното“, обяснява Дорн. Този процес не е наблюдаван досега, освен при умерено налягане, което се случва на Земята. Изследванията на Дорн сега показват, че на по-големите планети – където налягането е много по-високо от тук – водата е по-силно привлечена от желязото.

Много високо налягане
Резултатът е, че повече вода попада в ядрото на планетата, ставайки част от вътрешността на планетата завинаги. „При изключително високо налягане желязото може да абсорбира до седемдесет пъти повече вода от скалите“, казва швейцарският професор, специализиращ в екзопланетите, „Поради огромното налягане в ядрото, тази вода вече не съществува под формата на молекули H2O, а. по-скоро е разделен на водород и кислород.

Преди четири години беше показано, че повърхностните океани на Земята съдържат само малка част от общата вода на нашата планета. Проучване от 2020 г. установи, че около 80 пъти повече от количеството вода, което може да бъде в нашите океани, е скрито под земята. Това беше сигнал за Дорн и нейния екип да проведат допълнителни изследвания на този феномен, използвайки измервания от телескопа Джеймс Уеб.

Не подценявайте водата
Новите прозрения имат големи последствия за начина, по който гледаме на екзопланетите. Досега разтворимостта на водата и нейното разпределение между мантията и ядрото често се пренебрегваше. Това драстично намали количеството вода на екзопланетите, поне десетократно. „Планетите изглеждат много по-богати на вода, отколкото се смяташе досега“, обяснява Дорн.

Разпределението на водата е от решаващо значение за разбирането на планетарното формиране и еволюция. Водата, която потъва в ядрото, остава в капан там завинаги, докато водата в слоя магма в мантията може да се издигне свободно на повърхността, докато се охлажда. „Ако открием вода в атмосферата на една планета, вероятно има много повече скрити вътре“, каза Дорн.

Телескопът Webb е способен да сканира екзопланети и да идентифицира молекули в тези странни атмосфери. Това ни дава повече представа за формирането и обитаемостта на тези далечни светове.

Странни водни светове
Водата е основно условие за живот. Отдавна има спекулации за обитаемостта на така наречените суперземи, планети, много по-големи от Земята, но по-малки от Уран или Нептун и с повърхност, покрита от дълбоки океани. Страхът беше, че голямо количество вода на повърхността би попречило на шанса за извънземен живот, защото дебел слой извънземен лед – който е под високо налягане – би попречил на обмена на основни материали.

Но в новото проучване изследователите стигнаха до съвсем различно заключение: Планетите с дълбоки водни слоеве вероятно са много редки, тъй като по-голямата част от водата на суперземите не е на повърхността, а е хваната в ядрото. Това означава, че дори на планети с относително голямо количество вода може да има живот, точно както на Земята. Чрез своето проучване Дорн и нейните колеги хвърлят нова светлина върху възможността за оцеляване на тези богати на вода светове.