Откакто е потвърдена първата екзопланета през 1992 г., астрономите са открили хиляди светове извън нашата Слънчева система. С все повече и повече открития, които се случват през цялото време, фокусът на изследванията на екзопланетите започва бавно да се измества от откриването на екзопланети към характеристиката на екзопланетите. По същество сега учените търсят да определят състава на екзопланетите, за да определят дали те могат да поддържат живота или не.
Ключова част от този процес е да разберем колко вода съществува на екзопланетите, което е от съществено значение за живота, както го познаваме. По време на неотдавнашна научна конференция екип от учени представи нови изследвания, които показват, че водата вероятно е основен компонент на онези екзопланети, които са между два до четири пъти по-големи от Земята. Тези открития ще имат сериозни последици, когато става въпрос за търсенето на живот извън нашата Слънчева система.
Изследването беше обект на презентация, озаглавена „Интерпретация на модела на растеж на разпределението на размера на планетата“, която се проведе на конференцията Goldschmidt 2018 в Бостън. По време на сесия, озаглавена „Ролята на екстремното бягство от атмосферни атмосфери от горещи екзопланети“, екипът представи констатации, които показват, че водните светове може да са по-често срещани, отколкото се смяташе досега.
Тези констатации се основаваха на данни от Космически телескоп Kepler и Gaia мисия, които бяха анализирани от международен екип от учени, ръководен от д-р Ли Зенг - изследовател от отдела за земни и планетарни науки в Харвардския университет. Както посочиха, Кеплер мисията е измерила точно радиусите на над 4000 кандидати за екзопланета, заедно с орбиталните им периоди и други параметри.
Тези кандидати за екзопланета могат да бъдат разделени на две категории по размер: тези, които имат 1,5 пъти по-голям радиус на Земята, и тези, които са средно около 2,5 земни радиуса. В комбинация с измерванията на масата и скоростта на радиуса от Gaia мисията, екипът успя да разработи модел на вътрешната структура на тези планети. Докато планетите, които попадат в предишната категория, се смятат за скалисти, за последната се смята, че варират от суперземли до газови гиганти с размер на Нептун.
Според модела, разработен от Ли и неговите колеги, много от потвърдените екзопланети, които са между два до четири пъти по-големи от Земята, всъщност могат да бъдат водни светове. На тези планети приблизително 50% от масата се състои от вода, докато водата представлява едва 0,2% от масата на Земята. Както д-р Зенг обясни по време на презентацията:
„Беше огромна изненада да разбера, че трябва да има толкова много водни светове ... Разгледахме как масата се отнася до радиуса и разработихме модел, който може да обясни връзката. Моделът посочва, че онези екзопланети, които имат радиус около x1.5 Земен радиус, са склонни да бъдат скалисти планети (обикновено x5 от масата на Земята), докато тези с радиус x2.5 Земен радиус (с маса около x10 тази на Земята) вероятно са водни светове “.
Въпреки това, когато човек разгледа орбиталните характеристики на тези планети (т.е. колко близо орбитират до съответните им звезди), започва да се очертава много интересна картина. Както Ли обясни, тези „водни светове“ не са толкова скалисти планети, които са обхванати в дълбоки океани, а изцяло нов тип планети, за които в Слънчевата система няма еквивалент.
„Това е вода, но не толкова често се среща тук на Земята. Очаква се повърхностната им температура да бъде в диапазона от 200 до 500 градуса по Целзий “, каза той. „Тяхната повърхност може да бъде обвита в атмосфера, доминирана с водни пари, под течен воден слой отдолу. Придвижвайки се по-дълбоко, човек би очаквал тази вода да се трансформира във въздухове с високо налягане, преди да стигнем до твърдото скалисто ядро. Красотата на модела е, че той обяснява точно как композицията се свързва с известните факти за тези планети. "
Може би още по-изненадващо беше само колко често изглеждат тези планети. Според своето проучване Ли и неговите колеги посочват, че около 35% от всички известни екзопланети, които са по-големи от Земята, трябва да са богати на вода. Нещо повече, те хипотезират, че вероятно са се образували по начин, подобен на начина, по който се смята, че са се образували сърцевините на газовите гиганти - скалисто ядро, заобиколено от слоеве летливи материали, направени твърди от натиск.
Естествено, това откритие има значително значение, когато става дума за търсенето на живот извън нашата Слънчева система. Досега идеята, че водата е от съществено значение за живота, тъй като знаем, че е била предопределена за учените. Но ако това проучване е правилно, тогава изглежда, че водата е много по-изобилна на екзопланети, отколкото преди, и може да бъде пречка за живота, както го познаваме.
Ако действително водните светове се състоят от гореща, изпарена атмосфера и плътни ледени слоеве, по-близо до техните ядра, тогава би било трудно животът да се появи на тези светове. По принцип екстремната жега и липсата на достъп до достатъчно слънчева светлина, хидротермална активност и сухоземни маси биха създали доста враждебна среда. Независимо от това, проучването предлага някои интригуващи възможности, когато става въпрос за характеризиране на екзопланети и виждане какво има там.
Поглеждайки към бъдещето, Ли и неговите колеги се надяват, че новосъздадените Транзитиращ сателит за изследване на екзопланетите (TESS) ще намерите много повече от тези водни светове. След това ще бъдат последвани от наземни телескопи - и скоро ще бъдат пуснати на пазара Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) - което ще осигури спектроскопични измервания, които ще помогнат на учените да характеризират съставите и атмосферите на тези планети.
Както каза проф. Сара Сигер, професор по планетарни науки в Масачузетския технологичен институт (MIT) и заместник-научният директор на мисията TESS, заяви:
„Невероятно е да се мисли, че загадъчните екзопланети със среден размер могат да бъдат водни светове с огромно количество вода. Надяваме се, че наблюденията на атмосферата в бъдеще - на гъста парна атмосфера - могат да подкрепят или опровергаят новите открития. "
Междувременно все още има много скални светове, за да бъдат изследвани за признаци на живот!
