Kopš pirmās eksoplanetes apstiprināšanas 1992. gadā astronomi ir atraduši tūkstošiem pasaules ārpus mūsu Saules sistēmas. Tā kā visu laiku notiek arvien vairāk atklājumu, eksoplanētu izpētes uzmanības centrā ir sākusies lēna pāreja no eksoplanetu atklāšanas uz eksoplanētu raksturošanu. Būtībā zinātnieki tagad vēlas noteikt eksoplanetu sastāvu, lai noteiktu, vai tie varētu atbalstīt dzīvību.
Šī procesa galvenā sastāvdaļa ir izdomāt, cik daudz ūdens eksoplanetu eksistē, kas ir svarīgi dzīvībai, kā mēs to zinām. Nesenās zinātniskās konferences laikā zinātnieku grupa iepazīstināja ar jauniem pētījumiem, kas norāda, ka ūdens, iespējams, ir galvenā sastāvdaļa tām eksoplanetām, kuru izmērs ir divas līdz četras reizes lielāks nekā Zemei. Šie atklājumi nopietni ietekmēs dzīves meklēšanu ārpus mūsu Saules sistēmas.
Pētījums bija prezentācijas nosaukums ar nosaukumu “Planētas lieluma izplatības izaugsmes modeļa interpretācija”, kas notika 2018. gada Goldschmidt konferencē Bostonā. Sesijas laikā ar nosaukumu “Ārkārtas atmosfēras aizbēgšanas no karstām eksoplanetām loma” komanda iepazīstināja ar atklājumiem, kas norādīja, ka ūdens pasaules var būt biežākas, nekā tika domāts iepriekš.
Šie secinājumi balstījās uz Keplera kosmiskais teleskops un Gaia misiju, kuru analizēja starptautiska zinātnieku grupa Dr Li Zeng vadībā - pētniece no Hārvarda universitātes Zemes un planētu zinātnes departamenta. Kā viņi norādīja, Keplers misija ir precīzi izmērījusi vairāk nekā 4000 eksoplanētas kandidātu rādiusu, kā arī to orbītas periodus un citus parametrus.
Šos eksoplanetu kandidātus var iedalīt divās lieluma kategorijās: tie, kuriem Zemes rādiuss ir 1,5 reizes lielāks, un tie, kuru vidējais rādītājs ir ap 2,5 Zemes rādiusa. Apvienojumā ar masu un nesenajiem rādiusa mērījumiem no Gaia misija, komanda spēja izstrādāt šo planētu iekšējās struktūras modeli. Tā kā tiek uzskatīts, ka planētas, kas ietilpst pirmajā kategorijā, ir akmeņainas, pēdējās parasti tiek uzskatītas par diapazonu no superzemēm līdz Neptūna lieluma gāzes milžiem.
Tomēr saskaņā ar Li un viņa kolēģu izstrādāto modeli, daudzas apstiprinātās eksoplanetes, kas Zemes lielumā ir divas līdz četras reizes lielākas, patiesībā var būt ūdens pasaules. Uz šīm planētām apmēram 50% no masas veido ūdens, bet ūdens sastāda tikai 0,2% no Zemes masas. Kā prezentācijas laikā paskaidroja Dr. Zengs:
“Bija milzīgs pārsteigums saprast, ka jābūt tik daudzām ūdens pasaulēm. Mēs esam apskatījuši, kā masa attiecas uz rādiusu, un esam izstrādājuši modeli, kas varētu izskaidrot attiecības. Modelis norāda, ka tās eksoplanetes, kuru rādiuss ir aptuveni x1,5 Zemes rādiuss, parasti ir klinšainas planētas (parasti Z5 masas x5), savukārt tās, kuru rādiuss ir x2,5 Zemes rādiuss (ar masu ap x10 iespējams, ir ūdens pasaules ”.
Tomēr, apsverot šo planētu orbītas raksturlielumus (t.i., cik tuvu tās riņķo attiecīgajām zvaigznēm), sāk parādīties ļoti interesants attēls. Kā Li paskaidroja, šīs “ūdens pasaules” nav tik daudz akmeņainas planētas, kuras klāj dziļi okeāni, bet gan pilnīgi jauns planētu tips, kuram Saules sistēmā nav ekvivalenta.
“Tas ir ūdens, bet ne tik bieži sastopams šeit uz Zemes. Paredzams, ka to virsmas temperatūra būs no 200 līdz 500 grādiem pēc Celsija, ”viņš sacīja. Viņu virsmu var aizsegt atmosfērā, kurā dominē ūdens tvaiki un zem kura ir šķidra ūdens slānis. Dodoties dziļāk, varētu sagaidīt, ka šis ūdens pārveidosies par augsta spiediena ledus, pirms mēs nonāksim cietajā akmeņainā kodolā. Modeļa skaistums ir tas, ka tas izskaidro, kā kompozīcija attiecas uz zināmajiem faktiem par šīm planētām. ”
Varbūt vēl pārsteidzošāks bija tas, cik bieži sastopamas šīs planētas. Saskaņā ar viņu pētījumu Li un viņa kolēģi norādīja, ka apmēram 35% no visām zināmajām eksoplanetām, kas ir lielākas par Zemi, vajadzētu būt ar ūdeni bagātam. Turklāt viņi izvirza hipotēzi, ka viņi, iespējams, izveidojās tādā veidā, kas ir līdzīgs tam, kā tiek uzskatīts, ka ir izveidojušies gāzes gigantu serdeņi - akmeņaina serde, ko ieskauj gaistoša materiāla slāņi, kas spiediena ietekmē kļuvuši cieti.
Protams, šim atklājumam ir būtiska ietekme uz dzīves meklēšanu ārpus mūsu Saules sistēmas. Līdz šim ideja par to, ka ūdens ir dzīvībai būtisks, kā mēs zinām, ir bijusi zinātnieku iepriekš pieņemts secinājums. Bet, ja šis pētījums ir pareizs, tad šķiet, ka ūdens eksoplanetes ir daudz bagātīgāks nekā iepriekš, un tas varētu būt šķērslis dzīvībai, kā mēs to zinām.
Ja patiešām ūdens pasaules sastāv no karstas, tvaikojošas atmosfēras un blīviem ledus slāņiem, kas atrodas tuvāk to kodoliem, tad šīm pasaulēm būtu grūti rasties dzīvībai. Būtībā ārkārtīgi lielais karstums un nepietiekama saules starojuma pieejamība, hidrotermālā aktivitāte un sauszemes masas radītu diezgan naidīgu vidi. Neskatoties uz to, pētījums piedāvā dažas intriģējošas iespējas, kad nepieciešams raksturot eksoplanetes un redzēt, kas tur atrodas.
Raugoties nākotnē, Li un viņa kolēģi cer, ka jaunieviestais Tranzīta Exoplanet aptaujas satelīts (TESS) atradīs vēl daudzas no šīm ūdens pasaulēm. Pēc tam sekos uz zemes bāzēti teleskopi - un drīzumā tie tiks palaisti klajā Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) - kas nodrošinās spektroskopiskus mērījumus, kas palīdzēs zinātniekiem raksturot šo planētu sastāvu un atmosfēru.
Kā sacīja Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) Planētu zinātnes profesore un TESS misijas zinātnes direktora vietniece profesore Sāra Segere:
“Ir pārsteidzoši domāt, ka mīklainas vidēja izmēra eksoplanetes varētu būt ūdens pasaules ar milzīgu ūdens daudzumu. Cerams, ka atmosfēras novērojumi nākotnē - bieza tvaika atmosfēra - var atbalstīt vai atspēkot jaunos atklājumus. ”
Pa to laiku joprojām ir daudz akmeņainu pasauļu, kas jāpēta dzīvības pazīmju meklējumos!
