Астрономи зможуть дізнатися скільки води ховається під поверхнею екзопланети

Нова методика може допомогти визначити, скільки води міститься в мінералах під поверхнею екзопланети.

Астрономи, які полюють за водою на чужих планетах, мають у своєму арсеналі новий інструмент.

Це метод полювання на воду, який використовує розмір екзопланети, щоб оцінити, скільки цього життєво важливого інгредієнта для життя, як ми знаємо, знаходиться під її поверхнею.

Цей інструмент також може допомогти астрономам краще зрозуміти, як позасонячні планети, що народжуються навколо бурхливих молодих зірок, “відскакують” від свого вогняного народження і бурхливих ранніх років.

Коли ми думаємо про вміст води на планеті, то зазвичай уявляємо собі величезні океани або повноводні річки, але вчені знають, що велика кількість води може бути “замкнена” в гірських породах і мінералах глибоко під поверхнею.

Дослідники з Кембриджського університету в Англії розробили модель, яка може передбачити, скільки багатих на воду мінералів ховається всередині планети. Ці мінерали можуть “вбирати” воду і повертати її назад на поверхню, потенційно наповнюючи океани, які, можливо, википіли під впливом бурхливої зоряної активності у вигляді інтенсивного тепла та радіації.

Це особливо актуально для планет, що обертаються навколо найпоширеніших зірок у Чумацькому Шляху – червоних карликів або зірок М-типу, які в молодості, як відомо, випускають інтенсивні сплески радіації, здатні підірвати сусідні планети і витопити їхню поверхневу воду.

“Ми хотіли дослідити, чи можуть ці планети після такого бурхливого виховання відновитися і знову стати господарями поверхневих вод”, – говорить Клер Гімонд, провідний автор нового дослідження і докторантка Кембриджського факультету наук про Землю (відкриється в новій вкладці).

Гімонд та її команда продемонстрували, що внутрішні води можуть поповнювати запаси води на поверхні планети після того, як зоря, що є її материнською планетою, дозріє і охолоне.

“Модель дає нам верхню межу того, скільки води може містити планета на глибині, виходячи з цих мінералів та їхньої здатності вбирати воду в свою структуру”, – продовжила вона.

Як внутрішні води можуть освіжити поверхню спустошених від спеки планет
Команда виявила, що розмір планети є невід’ємною частиною того, скільки води вона може зберігати, оскільки це визначає кількість багатих на воду мінералів, які можуть перебувати під її поверхнею. Однак це не обов’язково означає, що більші планети мають більші запаси води.

Попередні дослідження показали, що більші планети, які у два-три рази більші за Землю, мають сухішу кам’янисту мантію. Це пояснюється тим, що верхня мантія, де зберігається внутрішня вода планети, становить меншу частку маси великих планет.

Температура і тиск у верхній мантії ідеальні для утворення зелено-блакитних мінералів, які називаються вадслеїт і рингвудит, що здатні вбирати воду. Цей шар гірських порід також знаходиться в межах досяжності вулканів, а це означає, що вода може бути винесена на поверхню вулканічною активністю, потрапляючи в атмосферу у вигляді пари. За словами дослідників, цей процес може також переносити інші життєво важливі для життя інгредієнти з надр планети на її поверхню.

исновки команди можуть допомогти вченим визначити, на які планети слід звернути увагу в першу чергу в пошуках інопланетного життя.

“Це може допомогти вдосконалити наше сортування планет, які слід вивчати в першу чергу”, – сказав співавтор дослідження Олівер Шортл, науковий співробітник Кембриджського факультету наук про Землю та дослідник Інституту астрономії. “Коли ми шукаємо планети, які можуть найкраще утримувати воду, ви, ймовірно, не хочете, щоб вони були значно масивнішими або дико меншими за Землю”.

Дослідження також може бути важливим для вивчення іншого світу, набагато ближчого до нас – Венери. Венера схожа за розміром на Землю і знаходиться в придатній для життя зоні Сонця, але являє собою безплідний пекельний пейзаж і є найгарячішою планетою Сонячної системи.

Планетологи підозрюють, що в давнину на Венері було багато поверхневої води. Якщо це справді так, то Венера, мабуть, знайшла спосіб охолодити себе і відновити поверхневу воду після народження навколо вогняного сонця, і Шорттл вважає, що, можливо, для цього Венера скористалася своїми внутрішніми водами.