Otkako je 1992. potvrđena prva egzoplaneta, astronomi su pronašli tisuće svjetova izvan našeg Sunčevog sustava. Kako se sve više i više otkrića događa, težište egzoplaneta u fokusu se polako počinje prelaziti s otkrića egzoplaneta na karakterizaciju egzoplaneta. Znanstvenici sada traže određivanje sastava egzoplaneta kako bi utvrdili mogu li ili ne podržati život.
Ključni dio ovog procesa je otkrivanje koliko vode postoji na egzoplanetima, što je bitno za život onakav kakav znamo. Tijekom nedavnog znanstvenog skupa, tim znanstvenika predstavio je nova istraživanja koja pokazuju da je voda vjerojatno glavni sastojak onih egzoplaneta koji su između dva i četiri puta veći od Zemlje. Ova će otkrića imati ozbiljne posljedice kada je u pitanju potraga za životom izvan našeg Sunčevog sustava.
Istraživanje je bilo predmet prezentacije pod nazivom „Interpretacija modela rasta veličine planeta rasta“ koja je održana na Goldschmidtovoj konferenciji u Bostonu 2018. godine. Tijekom sesije pod nazivom "Uloga ekstremnog atmosferskog bijega s vrućih egzoplaneta", tim je predstavio otkrića koja ukazuju na to da vodeni svjetovi mogu biti češći nego što se prethodno mislilo.
Ovi nalazi temelje se na podacima iz Kepler svemirski teleskop i Gaia misije, koji je analizirao međunarodni tim znanstvenika pod vodstvom dr. Li Zenga, istraživača s Odjela za Zemaljske i planetarne znanosti Sveučilišta Harvard. Kao što su naveli, Kepler misija je precizno izmjerio radijuse preko 4000 kandidata za egzoplanetu, zajedno s njihovim orbitalnim razdobljima i drugim parametrima.
Ovi kandidati za egzoplanetu mogu se podijeliti u dvije kategorije veličine: one koje imaju 1,5 puta veći od polumjera Zemlje i one u prosjeku oko 2,5 Zemljine radijusa. U kombinaciji s mjerenjima mase i nedavnih radijusa iz Gaia misije, tim je uspio razviti model unutarnje strukture ovih planeta. Dok se vjeruje da su planeti koji spadaju u prvu kategoriju stjenoviti, za druge se uglavnom misli da se kreću od super-Zemlje do plinskih divova veličine Neptuna.
Međutim, prema modelu koji su razvili Li i njegovi kolege, mnogi od potvrđenih egzoplaneta koji su između dva i četiri puta veća od Zemlje u stvari mogu biti vodeni svjetovi. Na ovim planetama otprilike 50% mase sastoji se od vode, dok voda čini samo 0,2% Zemljine mase. Kako je tijekom prezentacije objasnio dr. Zeng:
„Bilo je veliko iznenađenje shvatiti da mora biti toliko vodenih svjetova ... Pogledali smo kako se masa odnosi na polumjer i razvili model koji bi mogao objasniti odnos. Model pokazuje da su ti egzoplaneti koji imaju radijus oko x1.5 Zemljine radijuse imaju tendenciju da su kamenite planete (obično x5 mase Zemlje), dok one s polumjerom od x2.5 Zemljine radijuse (s masom oko x10 Zemljino) vjerojatno su vodeni svjetovi “.
Međutim, kada se uzmu u obzir orbitalne karakteristike ovih planeta (tj. Koliko se približno kreću oko njih prema njihovim zvijezdama), počinje se pojavljivati vrlo zanimljiva slika. Kao što je Li objasnio, ti "vodeni svjetovi" nisu toliko kamenite planete prekrivene dubokim oceanima, već sasvim novi tip planeta za koji nema ekvivalenta u Sunčevom sustavu.
"Ovo je voda, ali nije onakva kakva se obično nalazi na Zemlji. Očekuje se da će njihova površinska temperatura biti u rasponu od 200 do 500 stupnjeva Celzijusa, "rekao je. "Njihova površina može biti omotana atmosferom kojom dominiraju vodene pare, a ispod njih je sloj tekuće vode. Kako se dublje kreće, moglo bi se očekivati da se ova voda transformira u visokotlačne jajovode prije nego što dođemo do čvrste stjenovite jezgre. Ljepota modela je u tome što objašnjava koliko se sastav odnosi na poznate činjenice o tim planetima. "
Možda je još iznenađujuće bilo koliko su ti planeti obično. Prema svojoj studiji, Li i njegovi kolege istaknuli su da oko 35% svih poznatih egzoplaneta većih od Zemlje treba biti bogato vodom. Nadalje, oni pretpostavljaju da su se vjerojatno formirali na način sličan onome kako se vjeruje da su nastale jezgre plinskih divova - kamenita jezgra okružena slojevima hlapljivog materijala čvrsteg pritiskom.
Naravno, ovo otkriće ima značajne posljedice kada je u pitanju potraga za životom izvan našeg Sunčevog sustava. Znanstvenicima je do sad bila predviđena ideja da je voda ključna za život. Ali ako je ova studija ispravna, čini se da je voda na egzoplanetima mnogo obilnija nego ranije, i mogla bi predstavljati prepreku životu kakav znamo.
Ako se doista vodeni svjetovi sastoje od vruće, pare atmosfere i gustih ledenih slojeva bliže njihovim jezgrama, tada bi život mogao biti težak na ovim svjetovima. U osnovi, ekstremna vrućina i nedostatak pristupa dovoljnom sunčevom svjetlu, hidrotermalnoj aktivnosti i kopnenim masama stvorili bi prilično neprijateljsko okruženje. Ipak, studija nudi neke intrigantne mogućnosti kada je u pitanju karakterizacija egzoplaneta i gledanje onoga što je vani.
Gledajući u budućnost, Li i njegovi kolege nadaju se da će tek lansirani Tranzitni satelit ankete egzoplaneta (TESS) naći će još mnogo ovih vodenih svjetova. Nakon toga uslijediće zemaljski teleskopi - i uskoro će se lansirati James Webb svemirski teleskop (JWST) - koji će pružiti spektroskopska mjerenja koja će pomoći znanstvenicima u karakterizaciji sastava i atmosfere ovih planeta.
Kao profesorica Sara Seager, profesorica planetarnih znanosti na Massachusetts Institute of Technology (MIT) i zamjenica znanstvenog direktora misije TESS, rekla je:
„Nevjerojatno je misliti da bi zagonetni egzoplaneti srednje veličine mogli biti vodeni svjetovi s ogromnim količinama vode. Nadamo se da će promatranja atmosfere u budućnosti - guste atmosfere pare - podržavati ili pobijati nove nalaze. "
U međuvremenu, još uvijek ima dosta kamenih svjetova koji se istražuju zbog znakova života!
