Może istnieć wiele planet z atmosferą bogatą w wodę
Atmosfera umożliwia życie na powierzchni Ziemi, reguluje nasz klimat i chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym. Ale chociaż teleskopy zliczają coraz więcej planet skalistych, naukowcy sądzili, że większość z nich już dawno utraciła swoje atmosfery.
Jednak nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Chicago i Stanford University sugeruje mechanizm, dzięki któremu planety te mogą nie tylko tworzyć atmosfery pełne pary wodnej, ale także utrzymywać je przez długie okresy. Opublikowane 15 marca 2021 roku w Astrophysical Journal Letters badanie poszerza nasz obraz powstawania planet i może pomóc ukierunkować poszukiwania światów nadających się do zamieszkania w innych układach gwiezdnych.
W miarę, jak teleskopy dokumentują odkrycia coraz większej liczby egzoplanet, naukowcy próbują się dowiedzieć, jak mogą one wyglądać. Ogólnie rzecz biorąc, teleskopy mogą dać informacje na temat fizycznych rozmiarów egzoplanety, jej bliskości do gwiazdy i, jeżeli mamy szczęście, jej masy. Aby pójść o wiele dalej, naukowcy muszą dokonać ekstrapolacji na podstawie tego, co wiemy o Ziemi i innych planetach w naszym Układzie Słonecznym. Ale najczęściej odkrywane planety nie wydają się być podobne do tych, które widzimy wokół nas.
To, co już wiedzieliśmy dzięki misji Kepler, to fakt, że planety nieco mniejsze od Neptuna są naprawdę liczne, co było zaskoczeniem, ponieważ w naszym Układzie Słonecznym ich nie ma. Nie wiemy na pewno, z czego są zbudowane, ale istnieją mocne dowody na to, że są to kule magmy otoczone wodorową atmosferą – powiedział prof. Edwin Kite.
Jest też sporo mniejszych skalistych planet, które są podobne, ale bez powłok wodorowych. Dlatego naukowcy przypuszczali, że wiele planet prawdopodobnie tworzy się jak te większe planety mające atmosferę złożoną z wodoru, ale którą tracą, gdy pobliska gwiazda zapala się i zdmuchuje wodór.
Jednak w modelach tych jest jeszcze wiele luk do wypełnienia. Kite i współautorka artykułu Laura Schaefer z Uniwersytetu Stanforda zaczęli badać niektóre potencjalne konsekwencje posiadania przez gwiazdę planety pokrytej oceanami stopionej skały.
Jak mówi Kite, płynna magma jest w rzeczywistości rzadkością, więc również energicznie się odwraca, jak czynią to oceany na Ziemi. Istnieje duża szansa, że te oceany magmy wysysają wodór z atmosfery i wywołują reakcje, tworząc wodę. Część tej wody ucieka do atmosfery, ale znacznie więcej przesącza się do magmy.
Następnie, po tym, jak pobliska gwiazda obedrze planetę z wodorowej atmosfery, woda zostanie wciągnięta do atmosfery w postaci pary wodnej. Ostatecznie na planecie pozostaje atmosfera zdominowana przez wodę.
Jak mówi Kite, proces ten na niektórych planetach może trwać miliardy lat.
Istnieje kilka sposobów sprawdzenia tej hipotezy. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, potężny następca Teleskopu Hubble’a, będzie w stanie przeprowadzić pomiary składu atmosfery egzoplanety. Jeżeli wykryje planety z wodą w atmosferze, będzie to jeden sygnał.
Innym sposobem testowania jest poszukiwanie pośrednich oznak istnienia atmosfery. Większość z tych planet jest zablokowana pływowo, podobnie jak nasz Księżyc, zwrócone zawsze tą samą stroną do gwiazdy, więc jedna jej strona jest zawsze gorąca, a druga zimna.
Para absolwentów University of Chicago zasugerowała sposób wykorzystania tego zjawiska do sprawdzenia atmosfery. Wykazali oni, że atmosfera zmniejszy temperaturę planety, więc nie będzie ostrej różnicy między stroną dzienną i nocną. Jeżeli teleskop może zmierzyć, jak mocno świeci strona dzienna, powinien być w stanie stwierdzić, czy istnieje atmosfera redystrybuująca ciepło.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
