Jak powstaje woda na egzoplanetach? Nowe eksperymenty pokazują proces
Naukowcy odkryli, że pod-Neptuny, najczęstsze typy planet w Drodze Mlecznej, mogą być zasobne w wodę w stanie ciekłym. Badacze stworzyli laboratoryjne warunki przypominające młode planety i udowodnili, że w trakcie ich formowania może powstawać znaczna ilość wody. To przełom w rozumieniu procesów, które umożliwiły pojawienie się wody i ewentualnie życia na planetach.
Nowe badania wskazują, że najpowszechniej występujący typ planety w naszej galaktyce może być bogaty w wodę w stanie ciekłym.
Pod-Neptuny pomogą zrozumieć, jak planety skaliste zyskują wodę
Spośród ponad 6000 znany egzoplanet w Drodze Mlecznej, pod-Neptuny są najpowszechniejsze. Charakteryzują się tym, że są mniejsze od Neptuna i masywniejsze od Ziemi. Uważa się, że mają skaliste wnętrza z grubą atmosferą z przewagą wodoru. To sprawia, że są dobrymi kandydatami do testowania hipotez dotyczących tego, w jaki sposób planety skaliste, takie jak nasza, uzyskały bogactwo wody, która miała kluczowe znaczenie dla powstania życia i jest uważana za podstawowy czynnik umożliwiający zamieszkanie danej planety.
- Nasza szybko rosnąca wiedza na temat ogromnej różnorodności egzoplanet pozwoliła nam dostrzec nowe szczegóły dotyczące najwcześniejszych etapów formowania się i ewolucji planet skalistych - mówi Francesca Miozzi, autorka badania. - Otworzyło to drzwi do rozważenia nowego źródła zasobów wodnych na planetach - od dawna dyskutowanej zagadki wśród naukowców zajmujących się Ziemią i planetami - ale nie przeprowadzono żadnych eksperymentów zaprojektowanych w tym celu.
Międzynarodowy zespół pod kierownictwem Miozii i Anat Shahar chciał stworzyć warunki, w których takie interakcje między wodorem (reprezentującym wczesną atmosferę planetarną) a bogatym w żelazo stopem krzemionki (obrazującym ocean magmy) mogłoby zachodzić na młodej planecie. Dokonali tego poprzez sprężenie próbek do ciśnienia prawie 600 000 razy większego niż ciśnienie atmosferyczne i podgrzanie ich do ponad 4000 st. Cel.
Magma, która nie stygnie przez miliardy lat
To eksperymentalne środowisko naśladuje krytyczną fazę procesu ewolucji planet skalistych. Takie ciała niebieskie powstają z dysku pyłu i gazu otaczającego młodą gwiazdę po jej narodzinach. Materiał ten gromadzi się w ciała niebieskie, które się ze sobą zderzają, powiększając i nagrzewając, aż w końcu topią się, tworząc ogromny ocean magmy, który przy pomocy grubej powłoki wodoru jest utrzymywany przez miliardy lat, zanim ostygnie.
- Wykazaliśmy, że do stopionego materiału rozpuszcza się ogromna ilość wodoru, a w wyniku redukcji tlenku żelaza przez wodór cząsteczkowy powstają znaczne ilości wody - wskazuje Miozzi.
Odkrycia te dowodzą, że duże ilości wodoru mogą być magazynowane w oceanie magmy podczas procesu formowania się wody.
- Ta praca pokazuje, że duże ilości wody powstają jako naturalna konsekwencja formowania się planet. Stanowi to ogromny krok naprzód w naszym myśleniu o poszukiwaniu odległych światów zdolnych do życia - podsumowuje Shahar.
