Nowe narzędzie do oszacowania, ile wody może być ukryte pod powierzchnią planety
W poszukiwaniu życia w innych miejscach we Wszechświecie naukowcy tradycyjnie szukają planet z wodą w stanie ciekłym na powierzchni. Jednak zamiast płynąć w postaci oceanów i rzek, woda może być zamknięta w skałach głęboko we wnętrzu planety.
Wizja artystyczna przedstawiająca wodne światy. Źródło: NASA
Teraz naukowcy mają sposób na oszacowanie, ile wody planeta skalista może przechowywać w swoich podziemnych zbiornikach. Uważa się, że woda, która jest zamknięta w strukturze minerałów głęboko pod powierzchnią, może pomóc planecie odzyskać siły po jej początkowych ognistych narodzinach.
Naukowcy opracowali model, który może przewidzieć proporcje bogatych w wodę minerałów we wnętrzu planety. Minerały te działają jak gąbka wchłaniająca wodę, która może później wrócić na powierzchnię i uzupełnić oceany. Ich wyniki mogą pomóc nam zrozumieć, jak planety mogą stać się zdatne do zamieszkania w następstwie intensywnego ciepła i promieniowania w ich wczesnych latach.
Planety krążące wokół czerwonych karłów typu M – najczęstszych gwiazd w Galaktyce – są uważane za jedne z najlepszych miejsc do poszukiwania obcego życia. Jednak gwiazdy te mają szczególnie burzliwe lata młodzieńcze – uwalniają intensywne promieniowania, które rozsadzają pobliskie planety i wypalają z nich wodę powierzchniową.
Faza dojrzewania naszego Słońca była stosunkowo krótka, ale czerwone karły spędzają znacznie więcej czasu w tym trudnym okresie przejściowym. W rezultacie, planety krążące wokół nich cierpią z powodu efektu cieplarnianego, co powoduje, że ich klimat pogrąża się w chaosie.
Chcieliśmy zbadać, czy te planety, po tak burzliwym wychowaniu, mogą się zrehabilitować i dalej gościć wodę powierzchniową – powiedziała główna autorka badania, Claire Guimond, doktorantka na Wydziale Nauk o Ziemi w Cambridge.
Nowe badania, opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pokazują, że woda we wnętrzu planety może być realnym sposobem na uzupełnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni, gdy gwiazda macierzysta dojrzeje i osłabnie. Woda ta prawdopodobnie byłaby wydobywana przez wulkany i stopniowo uwalniana w postaci pary wodnej do atmosfery, wraz z innymi życiodajnymi pierwiastkami.
Ich nowy model pozwala im obliczyć pojemność wody wewnątrz planety w oparciu o jej rozmiar i chemię gwiazdy macierzystej. Model daje nam górną granicę ilości wody, jaką planeta może przenosić na głębokości, w oparciu o te minerały i ich zdolność przyjmowania wody do swojej struktury – powiedziała Guimond.
Naukowcy odkryli, że rozmiar planety odgrywa kluczową rolę w decydowaniu o tym, ile wody może ona pomieścić. Dzieje się tak, ponieważ rozmiar planety określa proporcje minerałów przenoszących wodę, z których jest zbudowana.
Większość wody wewnątrz planety znajduje się w skalnej warstwie zwane górnym płaszczem, która leży bezpośrednio pod skorupą. Tutaj ciśnienie i temperatura są odpowiednie do tworzenia się zielono-niebieskich minerałów, zwanych wadsleitem i ringwoodytem, które mogą wchłaniać wodę. Ta skalista warstwa znajduje się również w zasięgu wulkanów, które mogą wydobywać wodę na powierzchnię poprzez erupcje.
Nowe badania wykazały, że większe planety – około dwa do trzech razy większe od Ziemi – mają zazwyczaj bardziej suche skalne płaszcze, ponieważ bogaty w wodę górny płaszcz stanowi mniejszą część ich całkowitej masy.
Wyniki mogą dostarczyć naukowcom wskazówek, które pomogą im w poszukiwaniach egzoplanet, które mogą gościć życie. To może pomóc udoskonalić nasze klasyfikowanie planet, które należy badać w pierwszej kolejności - powiedział Oliver Shorttle, który jest współpracownikiem Wydziału Nauk o Ziemi i Instytutu Astronomii w Cambridge. Kiedy szukamy planet, które najlepiej utrzymują wodę, prawdopodobnie nie chcesz planety znacznie masywniejszej lub znacznie mniejszej niż Ziemia.
Odkrycia mogą również przyczynić się do naszego rozumienia, jak planety, w tym te bliższe nam, jak Wenus, mogą przejść od jałowych piekieł do błękitnego marmuru. Temperatura na powierzchni Wenus, która ma podobną wielkość i skład chemiczny jak Ziemia, wynosi około 450o C, a jej atmosfera jest ciężka od dwutlenku węgla i azotu. Pozostaje otwartą kwestią, czy Wenus posiadała wodę w stanie ciekłym na swojej powierzchni 4 miliardy lat temu. Jeżeli tak jest, to Wenus musiała znaleźć sposób na ochłodzenie się i odzyskanie wody powierzchniowej po narodzinach przy ognistym Słońcu – powiedział Shorttle. Możliwe, że w tym celu wykorzystała wodę wewnętrzną.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
