Необичайно дълбоки океани на извънземни водни светове?

Концепцията на художника за екзопланета на водния свят, както е описано в ново проучване. Ако те съществуват, тези далечни водни светове могат да имат глобални океани много, много по-дълбоки от всички в нашата Слънчева система. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

Водните светове - планети или луни с глобални океани - се смятаха за част от научната фантастика, но ние започваме да научаваме сега, че не само те съществуват, те всъщност могат да бъдат доста често срещани. В нашата собствена слънчева система луните Европа, Енцелад, Титан и Ганимед са известни или се подозират, че имат такива океани под външната си ледена кора. Дори се смята, че Плутон има такъв! Може би в други светове в нашата Слънчева система има вода, която все още не сме намерили. Учените също смятат, че се доближават до откриването на екзопланети - планети, обикалящи около орбита на далечни звезди - които са и водни светове, включително планети с глобални или близо глобални океани на техните повърхности.

Сега ново проучване предполага, че някои екзопланетни водни светове биха могли да имат океани много по-дълбоки от всички в нашата Слънчева система. Необичайно дълбок, дори, както на стотици или хиляди мили дълбочина. Новото изследване е публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) на 29 април 2019 г. от астронома от Харвардския университет Li Zeng и неговите колеги. Зенг обясни, че според компютърните симулации на екипа някои планети могат да имат невероятно дълбок океан:

Стотици или хиляди километри ... Несъмнено. Бездънната. Много дълбоко.

Земните океани никъде не са толкова дълбоки. Средната дълбочина на океана на Земята е около 2, 2 мили (3, 5 км). Максималната дълбочина е 6, 8 мили (около 11 км) в дъното на Марианския транч.

Данните, които екипът събра от техните компютърни симулации, сочат, че водните светове вероятно са често срещани в нашата галактика, особено в планетите с размер на под-Нептун - или мини-Нептуните - които имат радиуси два до четири пъти по-големи от Земята, но са по-малки от Нептун. Най-вероятно тези планети имат дълбоки глобални океани, а не дебели атмосфери като газови джуджета, ледени гиганти или газови гиганти. Луни като Европа и Енцелад имат дълбоки подземни океани за своите размери, но те все още не са толкова дълбоки, колкото океаните, които биха съществували в субнептуновите светове.

Други видове водни светове може да са скалисти екзопланети с глобални повърхностни океани, по-подобни на Земята. Концепцията на този художник е на Kepler-22b, супер-Земята и първата екзопланета, която мисията на НАСА Kepler потвърди да орбитира в обитаема зона на звезда. Изображение чрез NASA / Ames / JPL-Caltech.

Тези субнептунови светове са един от двата основни вида екзопланети, открити досега. Другите са свръхземи, между един и четири пъти по-големи от Земята, които са плътни и скалисти. В нашата Слънчева система няма суперземли, с възможното изключение на Планета Девет (ако изобщо се намери). Поднептуните са с много по-ниска плътност и астрономите не са били сигурни дали са газови джуджета, като Юпитер или Сатурн, но по-малки, със скално ядро ​​и гъста водородна атмосфера. Или ниската им плътност означаваше, че съдържат много вода?

Обикновено се приема, че са газови джуджета, тъй като водните светове ще трябва да са извън „снежната линия“ в планетарна система, където температурите са достатъчно студени за вода или лед, а много поднептуни са много близо до своите звезди. Но новите компютърни симулации предполагат, че не винаги е така, че много поднептуни имат много по-малки атмосфери, свързани с техния размер, по-скоро като по-малки земни планети като Земята или Венера. Атмосферата им няма да бъде никъде толкова дебела или дълбока, колкото другите поднептуни от газово джудже.

Както е посочено в новия документ:

Откриването на множество системи за екзопланети, съдържащи разнообразни популации от планети, орбитиращи много близо до техните звезди-домакини, предизвикват теориите за формиране на планетите, базирани на Слънчевата система. Тук се фокусираме върху планетите с радиуси от 2-4 Земи, чиито композиции са обсъдени. Смята се, че са или газови джуджета, състоящи се от скалисти ядра, вградени в газови обвивки, богати на водород, или водни светове, съдържащи значителни количества доминирана от вода течност / лед в допълнение към скала и газ. Ние твърдим, че тези планети са водни светове.

И още един вид хипотезиран воден свят - планетата „очна ябълка“ - където океан има само от лицето, обърнато към звездите. Останалата част от повърхността е лед. Изображение чрез eburacum45 / DeviantArt.

Но ако има поднептуни на водния свят, близки до техните звезди, как са се образували? Откритията сочат, че първо те са се образували по-далеч от своите звезди, а след това постепенно се отклоняват във времето. Както Дзен каза в Gizmodo :

Воден свят, близък до неговата звезда, трябва да се е формирал много по-далеч и след това да се е приближил, докато орбитата му се е свила. Съставът на планетата е определен, когато е по-далеч по по-студена орбита. Процесът на свиване на орбитата се нарича migration и се задвижва от гравитацията на диска от газ, от който са се образували планетите. Ако водните светове са общи, това дава наистина силно потвърждение, че миграцията наистина се случва и е ключов процес в начина на формиране на планетите, както около други звезди, така и в нашата собствена слънчева система.

Изследването показва, че много поднептуни са доста мокри, но колко са мокри? Резултатите показват, че най-малко 25 процента от масата им би било вода или лед, а може би и до 50 процента. Това е потресаваща сума. Ние мислим, че Земята е воден свят, но всъщност нейната маса е само 0, 025 процента вода. Някои водни светове може да имат толкова много вода, че те са напълно регистрирани във вода, течащи по целия път надолу в най-дълбоките части на планетата.

Луната на Юпитер Европа е воден свят с дълбок глобален океан под външната му ледена кора. Това мнение е от космическия кораб "Галилео" през 90-те години. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech / SETI Institute.

Налягането далеч в някои от тези океани също може да бъде като нищо на Земята, подобно на милион пъти повече от атмосферното повърхностно налягане, което изпитваме. В тези екстремни среди течната вода ще се компресира в уникални фази с високо налягане от лед, като Ice VII или Superionic. Тези ледове не се срещат естествено на Земята, но са създадени в лабораторията. Както Дзен каза:

Тези ледове с високо налягане са по същество като силикатни скали в дълбоката мантия на Земята, те са горещи и твърди. Това са съвършено различни светове в сравнение с нашата собствена Земя.

Компютърните модели взеха предвид също и други променливи, включително изобилието от мъгляви газове, богати на вода конци, скални материали, състоящи се предимно от желязо и никел и влияния от сложни химични процеси, задвижвани от температура, скорост на охлаждане, изпарение, кондензация, плътност и разстояние да домакин звезда. Както Дзенг отбеляза:

Статистически погледнато, тези водни светове може да са по-обилни от скалните планети, подобни на Земята. Може би всяка типична звезда, подобна на Слънце, има един или повече от тези водни светове [и може би] нашата Слънчева система е по-малко типична. Най-общо казано, този тип архитектура на планетарната система с близки скалисти супер-Земни и богати на вода поднептуни може да са по-често срещани в Млечния път от нашия тип Слънчева система.

Земята, разбира се, е най-известният воден свят, с океани, които покриват около 70% от повърхността. Това количество бледнее в сравнение с това, което може да съществува във водните светове, обсъдени в новата книга. Изображение чрез НАСА.

Може ли тези планети да са потенциални домове за живот с цялата тази вода? Да, има много вода, но какво да кажем за необходимите химически елементи и хранителни вещества, както се намира на океанските дъна на Земята и може би Европа и Енцелад? Според Андерс Сандберг, старши научен сътрудник в Института за бъдеще на човечеството в Оксфордския университет (FHI), тези видове водни светове може да не са идеални, въпреки че все пак биха били много по-добри от газовите джуджета:

Въпреки че водните светове не са напълно идеални за живот, тъй като по-тежките елементи могат да бъдат погребани под стотици километри лед под високо налягане, те вероятно са далеч по-добри от газовите джуджета.

Ако водните светове, описани в това изследване, наистина съществуват, това би отворило съвсем нова глава в екзопланетарното проучване. Тези светове биха били за разлика от всеки, който някога е виждал досега, нещо като привличане на части от Земята, океански луни и газообразни планети и комбиниране, но в много по-голям мащаб. Водните светове в това изследване са по същество водни светове на стероиди.

Долен ред: Ако резултатите от това ново проучване са точни, тогава нашата галактика може да е пълна с водни светове. За разлика от Земята, това биха били по-големи планети с глобални океани, които са не само по-дълбоки от всички в нашата Слънчева система, но и умопомрачително дълбоки.

Източник: Интерпретация на модела на растеж на разпределението на размера на планетата

Via Gizmodo