|
Нашли объяснение необычным экзопланетам
|
|
|
|
По мере того, как по всей галактике обнаруживается все больше и больше экзопланет, ученые находят и такие, которые не поддаются объяснению — по крайней мере, на какое-то время. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает процесс, который может объяснить, почему на поверхности значительной части экзопланет есть вода, даже если это не имеет смысла.
|
|
|
|
Вода там, где ее быть не должно
|
|
|
|
Особая категория экзопланет размером от Земли до Нептуна, называемая "субнептуновыми", обычно имеет каменистое ядро, которое окружено оболочкой либо из водорода, либо из воды. Это имеет смысл, если планета формируется дальше от своей звезды-хозяина, в области, где вода может выпадать в виде льда. Однако некоторые из этих планет находятся гораздо ближе к своим звездам-хозяевам, где должно быть слишком жарко, чтобы удерживать воду на поверхности.
|
|
|
|
Хотя некоторые планеты могут накапливать определенное количество воды из-за приближающихся комет и астероидов, для этих планет это также не работает. Количество воды, которое обычно находится на их поверхности, слишком велико для таких объяснений. Предыдущие эксперименты также показали, что водород может восстанавливать железо в силикатах, образуя воду. Однако они пришли к выводу, что при таком высоком давлении, как на поверхности планеты, расположенной ниже Нептуна, может образоваться лишь небольшое количество воды.
|
|
|
|
|
|
|
Вода из неожиданного источника
|
|
|
|
Основным объяснением существования этих планет было то, что они образовались где-то за линией снегов, где они были способны накапливать лед, а затем мигрировали внутрь. Но новое исследование может дать лучшее объяснение — планеты производят воду из своих собственных скалистых ядер и водородных атмосфер.
|
|
|
|
Авторы исследования пишут: "Здесь мы сообщаем об экспериментальных доказательствах реакций между теплой, плотной водородной жидкостью и силикатным расплавом, которые высвобождают кремний из магмы с образованием сплавов и гидридов при высоких давлениях. Мы обнаружили, что кислород, выделяющийся из расплава силиката, вступает в реакцию с водородом, образуя значительное количество воды - до нескольких десятков весовых процентов, что намного больше, чем прогнозировалось ранее на основе экстраполяции идеального газа низкого давления".
|
|
|
|
Другими словами, высокое давление на субнептуновых планетах, которое может в 10 000 раз превышать давление земной атмосферы, приводит к тому, что силикатные породы находятся в магматической форме. Затем кислород может свободно вступать в реакцию с водородом в атмосфере и образовывать воду — и, по-видимому, в очень больших количествах. Эти реакции также объясняют существование как богатых водородом, так и богатых водой внешних элементов, поскольку они, по-видимому, существуют в спектре. По мере того как водород на богатой водородом планете расходуется на производство воды, планета переходит на более богатую водой планету.
|
|
|
|
"Реакция, о которой мы здесь сообщаем, предполагает, что эти типы планет могут быть фундаментально связаны: богатые водородом субнептуны могут быть предшественниками богатых водой субнептунов и суперземель. Если удастся сохранить избыточную, непрореагировавшую атмосферу H2, субнептуны с богатой H2 атмосферой, покрывающей слой, богатый H2O, над ядром (то есть миры hycean), могут быть довольно распространены", - объясняют авторы исследования.
|
|
Новое понимание процесса формирования экзопланет
|
|
|
|
Этот новый взгляд на образование воды на планетах имеет большое значение для ученых. Он ставит под сомнение идею о том, что богатые водой планеты должны формироваться вдали от своих звезд, предполагая, что водные миры могут быть более распространены и формироваться в неожиданных местах. Это также меняет представление ученых о потенциальном существовании жизни на других планетах, расширяя круг планет, на которых может быть вода.
|
|
|
|
Будущие эксперименты могут включать в себя более широкий спектр планетарных материалов и условий, чтобы охватить больше планетарного разнообразия и определить, могут ли аналогичные процессы происходить на других типах планет. Исследования с помощью наблюдений также могут улучшить интерпретацию данных об атмосфере экзопланет, особенно в отношении обнаружения воды.
|
|
|
|
Источник
|
