Od doby, kdy byl první exoplanet potvrzen v roce 1992, našli astronomové tisíce světů mimo naši sluneční soustavu. Vzhledem k tomu, že se stále více objevuje stále více objevů, začalo se zaměření výzkumu exoplanet pomalu posouvat od objevování exoplanet k charakterizaci exoplanet. Vědci se v zásadě nyní snaží zjistit složení exoplanet, aby určili, zda mohou nebo nemohou podpořit život.
Klíčovou součástí tohoto procesu je zjistit, kolik vody existuje na exoplanetách, což je pro život zásadní, jak jej známe. Během nedávné vědecké konference tým vědců představil nový výzkum, který naznačuje, že voda bude pravděpodobně hlavní složkou těch exoplanet, které jsou dvakrát až čtyřikrát větší než Země. Tato zjištění budou mít závažné důsledky, pokud jde o hledání života za naší sluneční soustavou.
Výzkum byl předmětem prezentace s názvem „Interpretace růstového modelu distribuce velikosti planety“, která se konala na konferenci Goldschmidt v roce 2018 v Bostonu. Během relace s názvem „Role extrémního atmosférického úniku z horkých exoplanet“ tým představil zjištění, která naznačovala, že vodní světy mohou být běžnější, než se dříve myslelo.
Tato zjištění vycházela z údajů z EU Keplerův kosmický dalekohled a Gaia mise, které byly analyzovány mezinárodním týmem vědců pod vedením Dr. Li Zenga - výzkumníka z Ústavu Země a planetárních věd Harvardské univerzity. Jak naznačili, Kepler mise přesně změřila poloměry více než 4 000 exoplanetových kandidátů, jejich orbitální období a další parametry.
Tito exoplanetoví kandidáti lze rozdělit do dvou velikostních kategorií: ty, které mají 1,5násobek poloměru Země, a ty, které mají průměr kolem 2,5 poloměru Země. V kombinaci s měřením hmotnosti a posledních poloměrů z Gaia mise, tým byl schopen vyvinout model vnitřní struktury těchto planet. Zatímco planety, které spadají do bývalé kategorie, jsou považovány za skalnaté, obecně se předpokládá, že planety sahají od super-Země po Neptunovy veliké plyny.
Podle modelu vytvořeného Li a jeho kolegy však mnoho potvrzených exoplanet, které jsou dvakrát až čtyřikrát větší než Země, ve skutečnosti mohou být vodní světy. Na těchto planetách tvoří zhruba 50% hmoty voda, zatímco voda tvoří jen 0,2% hmotnosti Země. Jak vysvětlil Dr. Zeng v průběhu prezentace:
"Bylo to obrovské překvapení, když jsem si uvědomil, že musí existovat tolik vodních světů ... Podívali jsme se, jak se hmotnost vztahuje k poloměru, a vyvinuli jsme model, který by mohl vztah vysvětlit." Model ukazuje, že ty exoplanety, které mají poloměr kolem x1,5 poloměru Země, mají sklon být skalnaté planety (typicky x5 hmotnosti Země), zatímco ty s poloměrem x2,5 poloměru Země (s hmotností kolem x10) na Zemi) jsou pravděpodobně vodní světy “.
Když však vezmeme v úvahu orbitální vlastnosti těchto planet (tj. Jak blízko obíhají ke svým hvězdám), začne se objevovat velmi zajímavý obrázek. Jak vysvětlil Li, tyto „vodní světy“ nejsou tolik skalnatými planetami, které jsou pokryty hlubokými oceány, ale zcela nový typ planety, pro kterou v Sluneční soustavě neexistuje ekvivalent.
"Tohle je voda, ale ne tak, jak se tady na Zemi vyskytuje." Očekává se, že jejich povrchová teplota bude v rozmezí 200 až 500 stupňů Celsia, “řekl. "Jejich povrch může být zahalen v atmosféře dominující vodní páře, pod níž je vrstva tekuté vody." Když jsme se pohybovali hlouběji, dalo by se očekávat, že se tato voda přemění ve vysokotlaké ledy, než se dostaneme k pevnému skalnímu jádru. Krása modelu spočívá v tom, že vysvětluje, jak se složení týká známých faktů o těchto planetách. “
Možná ještě překvapivější bylo, jak běžné tyto planety vypadají. Podle jejich studie Li a jeho kolegové uvedli, že asi 35% všech známých exoplanet, které jsou větší než Země, by mělo být bohaté na vodu. Navíc předpokládají, že se pravděpodobně vytvořily způsobem podobným tomu, jak se věří, že se vytvořily jádra plynových obrů - skalnaté jádro obklopené vrstvami těkavého materiálu, které jsou pod tlakem pevné.
Tento objev má samozřejmě významné důsledky pro hledání života mimo naši sluneční soustavu. Až dosud byla představa, že voda je pro život nezbytná, jak víme, pro vědce předešlým závěrem. Pokud je však tato studie správná, pak se zdá, že voda je na exoplanetách mnohem hojnější než dříve a mohla by být překážkou v životě, jak ji známe.
Pokud by se vodní světy skutečně skládaly z horkých, zapařených atmosfér a hustých ledových vrstev blíže k jejich jádrům, pak by pro tyto světy bylo těžké objevit život. V zásadě by extrémní horko a nedostatek přístupu k dostatečnému slunečnímu záření, hydrotermální aktivitě a masám půdy způsobily docela nepřátelské prostředí. Studie však nabízí některé zajímavé možnosti, pokud jde o charakterizaci exoplanet a vidění toho, co je tam venku.
Když se podíváme do budoucnosti, Li a jeho kolegové doufají, že nově spuštěný Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) najdete mnohem více těchto vodních světů. Poté budou následovat pozemní dalekohledy - a brzy budou spuštěny James Webb Space Telescope (JWST) - která poskytne spektroskopická měření, která pomohou vědcům charakterizovat složení a atmosféru těchto planet.
Profesorka Sara Seagerová, profesorka Planetární vědy na Massachusetts Institute of Technology (MIT) a zástupkyně vědecké rady mise TESS, uvedla:
"Je úžasné myslet si, že záhadné exoplanety střední velikosti by mohly být vodní světy s obrovským množstvím vody." Doufejme, že pozorování atmosféry v budoucnosti - husté parní atmosféry - mohou podpořit nebo vyvrátit nová zjištění. “
Mezitím je stále ještě spousta skalnatých světů, které je třeba prozkoumat na známky života!
