|
Далёкие экзопланеты могут скрывать воду
|
|
|
|
Планеты, которые кажутся наиболее распространёнными во Вселенной, могут содержать много воды, но она может скрываться там, где телескопы её не могут обнаружить, говорится в новом исследовании, проведённом учёными из Чикагского университета.
|
|
|
|
В их исследовании рассматривается обширный, загадочный класс миров, известных как мини- или субнептуны, которые немного меньше Нептуна. Это наиболее распространённый тип планет, которые мы каталогизировали в галактике, однако у них нет аналогов в нашей Солнечной системе, поэтому учёные должны создавать подробные модели, чтобы попытаться понять, как эти планеты выглядят на самом деле.
|
|
|
|
Согласно новому анализу, опубликованному в журнале The Astrophysical Journal, в этих мирах может быть больше воды, чем считалось ранее: вода может опускаться глубоко внутрь планет, где её не может увидеть даже космический телескоп Джеймса Уэбба.
|
|
|
|
«Вполне возможно, что эти планеты скрывают гораздо больше воды, чем показывают их атмосферы», — сказала Кэролайн Пиоле-Горайеб, научный сотрудник Чикагского университета и первый автор исследования. «Это интересный вопрос, как потому что вода так важна для жизни, какой мы ее знаем, так и потому что он указывает на необходимость более тонкой интерпретации данных, поступающих от новых мощных телескопов, чтобы действительно понять, что происходит».
|
|
|
|
|
|
|
Большинство планет Вселенной — а их миллионы, если не миллиарды, в нашей галактике Млечный Путь — вращаются вокруг далеких звезд, подобно тому как мы вращаемся вокруг нашего Солнца. Эти звезды намного ярче самих планет, что затрудняет их прямое наблюдение, но ученые научились извлекать из них подсказки.
|
|
|
|
Например, космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА может каталогизировать молекулы, присутствующие на планете, улавливая свет звезды, который проходит через атмосферу планеты, когда она проходит перед своей звездой. «Проблема в том, как экстраполировать данные об атмосфере на поверхность планеты», — сказала Пиауле-Горайеб.
|
|
|
|
Удивительно большое количество планет типа «мини-Нептун» долгое время оставалось загадкой, поскольку в нашей Солнечной системе нет простого аналога: эти планеты слишком плотные, чтобы быть газовыми гигантами, как Юпитер, но недостаточно плотные, чтобы быть каменистыми планетами, как Земля. Вероятно, они представляют собой смесь камней, газа и воды, но никто точно не знает, как именно эта смесь распределяется на каждой планете.
|
|
|
|
В последние несколько лет ученые исходили из предположения, что, поскольку эти планеты теплые, их молекулы должны быть довольно равномерно перемешаны, как хорошо взболтанный коктейль. Это означало бы, что данные об атмосфере дают достаточно точное представление о молекулах, находящихся глубже.
|
|
|
|
Но, проведя расчеты, Пиауле-Горайеб и ее команда обнаружили, что это не вся картина.
|
|
Как определить, каковы планеты
|
|
|
|
Планеты — сложная штука. Даже наши знания о Земле по-прежнему основаны на догадках — нам никогда не удавалось пробурить скважину глубже 12 километров (семь с половиной миль), едва задев кору, — и это когда мы находимся непосредственно на самой планете.
|
|
|
|
Поэтому, чтобы попытаться понять, как на самом деле выглядят далёкие планеты, учёные должны создавать модели. Эти модели объединяют данные телескопов, наши знания в области планетологии и законы химии и физики.
|
|
|
|
В качестве примера команда использовала планету TOI-270 d, которая вращается вокруг звезды в созвездии Пиктор. Телескоп Уэбба зафиксировал в её атмосфере наличие водорода, метана и углекислого газа, что, по словам учёных, должно сопровождаться обилием воды.
|
|
|
|
Но вода ведёт себя совершенно по-разному в разных условиях; она может быть замороженной, газообразной, жидкой или даже сверхкритической жидкостью — странной фазой, которую вода может достигать при чрезвычайно высоком давлении.
|
|
|
|
Ученые более подробно изучили условия смешивания или разделения водорода и воды и обнаружили, что ответ во многом зависит от точного состава смеси.
|
|
|
|
В холодных атмосферах или при большом количестве воды, как, например, на TOI-270 d, вода может опускаться ниже более легкого водорода, где она затем скрывается от телескопов.
|
|
|
|
«С помощью современных методов мы пока не можем подтвердить или исключить, к какой категории относится планета TOI-270 d», — объяснила соавтор исследования Элиза Кемптон, профессор. «На данный момент такие планеты находятся в серой зоне».
|
|
|
|
Планета TOI-270 d и подобные ей вряд ли будут дружелюбны к землянам. Если на них и есть вода, то она будет находиться под огромным давлением и температурой плотных, тяжелых атмосфер. Но лучшее понимание физики и химии этих планет расширит наше понимание того, как формируются планеты в целом, что крайне важно для любых поисков обитаемых миров.
|
|
|
|
Это особенно актуально для механизмов, которые производят и поддерживают воду, являющуюся ключевым компонентом жизни, какой мы её знаем. К сожалению, по словам соавтора исследования Лесли Роджерс, доцента, вода — одна из самых сложных молекул для определения.
|
|
|
|
«Вода имеет промежуточную плотность, поэтому её можно имитировать смесью горных пород и газа», — объяснила она. «Мы пытаемся получить любые возможные ограничения для решения этой проблемы».
|
|
|
|
Источник
|
