Нові дослідження вказують на те, що на поверхнях далеких екзопланет значно менше води, ніж вважалося раніше. Дослідження припускає, що ці екзопланети не мають товстих шарів води, про які часто спекулювали.
У квітні 2025 року екзопланета, що обертається навколо карликової зірки на відстані 124 світлових років від Землі, відома як K2-18b, привернула увагу, коли дослідники з Кембриджського університету повідомили, що вона може бути морським світом з глибоким, глобальним океаном, який потенційно підтримує життя. Однак нові дані вказують на те, що суб-Нептуни, такі як K2-18b, навряд чи будуть переважно водяними, а умови на цих планетах не сприяють життю.
Кароліна Дорн, професорка екзопланет в ETH Цюріх, заявила: “Вода на планетах значно обмежена, ніж вважалося раніше.” Дослідження було проведено ETH Цюріх у співпраці з Інститутом астрономії Макса Планка в Гейдельберзі та Каліфорнійським університетом у Лос-Анджелесі.
K2-18b класифікується як більша за Землю, але менша за Нептун, категорія планет, яка не зустрічається в нашій сонячній системі, але є поширеною у всесвіті. Вважається, що деякі з цих суб-Нептунів утворилися далеко від своєї центральної зірки, за межами снігової лінії, де вода замерзає в лід, а потім мігрували всередину.
Попередні припущення вказували на те, що ці планети можуть накопичувати великі обсяги води під час свого формування, потенційно маючи глибокі океани під водневою атмосферою. Їх називали гідроокеанічними планетами, термін, що поєднує “водень” і “океан”. Однак Дорн зазначила, що їхні розрахунки вказують на те, що цей сценарій не є здійсненним через критичну помилку в попередніх дослідженнях, які не враховували хімічні взаємодії між атмосферою та внутрішньою частиною планети.
Аарон Верлен, дослідник у команді Дорн та головний автор дослідження, опублікованого в The Astrophysical Journal Letters, пояснив, що дослідження враховувало, як хімічні взаємодії між магмовими океанами та атмосферами впливають на вміст води у молодих суб-Нептун екзопланетах. Дослідники використали існуючу модель еволюції планет і поєднали її з новою моделлю для розрахунку хімічних процесів, що відбуваються між атмосферними газами та магмою планети.
Дослідження проаналізувало хімічний рівноважний стан 26 різних компонентів на 248 модельних планетах. Симуляції показали, що хімічні процеси значно зменшують кількість молекул H2O, оскільки водень та кисень зв’язуються з металевими сполуками, які в основному мігрують у ядро планети.
Незважаючи на деякі обмеження в точності цих розрахунків, дослідники впевнені у своїх висновках. Верлен заявив: “Ми зосереджуємося на основних тенденціях і можемо чітко бачити в симуляціях, що планети мають значно менше води, ніж вони спочатку накопичили. Вода, яка насправді залишається на поверхні у вигляді H2O, обмежена кількома відсотками максимум.”
У попередній публікації група Дорн продемонструвала, що більшість води на планеті прихована в її внутрішній частині. Поточне дослідження додатково проаналізувало загальний вміст води на цих суб-Нептунах, дійшовши висновку, що немає далеких світів з масивними водяними шарами, які становлять близько 50% маси планети, як вважалося раніше. Відповідно, гідроокеанічні світи з 10-90% води вважаються дуже малоймовірними, ускладнюючи пошук позаземного життя.
Умови, сприятливі для життя, які характеризуються наявністю достатньої кількості рідкої води на поверхні, ймовірно, існують переважно на менших планетах. Ці планети можуть бути видимі лише за допомогою сучасних обсерваторій, які перевищують можливості телескопа Джеймса Вебба.
Дослідження, проведене Дорном, вказує на те, що роль Землі в цьому контексті є особливо примітною, оскільки нові розрахунки свідчать про те, що багато віддалених планет мають вміст води, подібний до Землі. Дорн зазначив: “Земля може бути не такою вже й надзвичайною, як ми думаємо. У нашому дослідженні, принаймні, вона виглядає як типова планета.”
Дослідники також виявили, здавалося б, парадоксальну тенденцію: планети з найбагатшими водяними атмосферами не обов’язково є тими, які накопичили найбільше льоду за межами снігової лінії. Натомість ці водяні планети сформувалися в межах снігової лінії, де вода хімічно вироблялася, коли водень в атмосфері планети реагував з киснем з силікатів у магматичному океані, в результаті чого утворювалися молекули H2O.
Верлен підсумував: “Ці знахідки ставлять під сумнів класичний зв’язок між формуванням, багатим льодом, і водяними атмосферами. Натомість вони підкреслюють домінуючу роль рівноваги між магматичним океаном і атмосферою у формуванні складу планет.” Це дослідження, як очікується, матиме значні наслідки для теорій формування планет і інтерпретації екзопланетних атмосфер в епоху телескопа Джеймса Вебба.
Джерело: ETH Zurich
Пост На віддалених планетах води менше, ніж вважалося раніше вперше з’явився на Futurity.