Încă de la confirmarea primului exoplanet în 1992, astronomii au găsit mii de lumi dincolo de sistemul nostru solar. Cu tot mai multe descoperiri care se întâmplă tot timpul, accentul cercetării exoplanetelor a început să treacă încet de la descoperirea exoplanetelor la caracterizarea exoplanetelor. În esență, oamenii de știință caută acum să determine compoziția exoplanetelor pentru a determina dacă ar putea sau nu să susțină viața.
O parte cheie a acestui proces este de a descoperi cât de multă apă există pe exoplanete, care este esențială pentru viață așa cum o cunoaștem. În timpul unei conferințe științifice recente, o echipă de oameni de știință a prezentat noi cercetări care indică faptul că apa este probabil să fie o componentă majoră a acelor exoplanete care au între două și patru ori dimensiunea Pământului. Aceste descoperiri vor avea implicații grave atunci când vine vorba de căutarea vieții dincolo de sistemul nostru solar.
Cercetarea a făcut obiectul unei prezentări intitulată „Interpretarea modelului de creștere a distribuției mărimii planetei”, care a avut loc la Conferința Goldschmidt 2018 din Boston. În cadrul unei sesiuni intitulată „Rolul evadării în atmosferă extremă din exoplanetele fierbinți”, echipa a prezentat concluzii care au indicat că lumile de apă pot fi mai frecvente decât se credea anterior.
Aceste constatări s-au bazat pe datele din Telescop spațial Kepler și Gaia misiune, care a fost analizată de o echipă internațională de oameni de știință condusă de Dr. Li Zeng - un cercetător al Departamentului de Științe ale Pământului și al Planetelor al Universității Harvard. După cum au indicat, Kepler misiunea a măsurat cu precizie razele a peste 4.000 de candidați exoplanetari, împreună cu perioadele lor orbitale și alți parametri.
Acești candidați exoplanetați pot fi împărțiți în două categorii de mărimi: cele care au o rază de 1,5 ori mai mare decât Pământul și cele care au o medie de aproximativ 2,5 raze de Pământ. În combinație cu măsurările de masă și de rază recentă din Gaia misiune, echipa a putut dezvolta un model al structurii interne a acestor planete. În timp ce planetele care se încadrează în prima categorie sunt considerate a fi stâncoase, se consideră că acestea din urmă variază de la super-Pământuri până la giganții de gaz de mărimea Neptunului.
Cu toate acestea, în conformitate cu modelul dezvoltat de Li și colegii săi, multe dintre exoplanetele confirmate, care au între două și patru ori dimensiunea Pământului, pot fi de fapt lumi de apă. Pe aceste planete, aproximativ 50% din masă este formată din apă, în timp ce apa reprezintă doar 0,2% din masa Pământului. După cum a explicat dr. Zeng în timpul prezentării:
„A fost o surpriză imensă să ne dăm seama că trebuie să existe atât de multe lumi de apă ... Am analizat modul în care masa se raportează la rază și am dezvoltat un model care ar putea explica relația. Modelul indică faptul că acele exoplanete care au o rază de aproximativ x1,5 raza Pământului tind să fie planete stâncoase (de obicei x5 masa Pământului), în timp ce cele cu o rază de x2,5 rază Pământ (cu o masă în jurul x10 cea a Pământului) sunt probabil lumi de apă ”.
Cu toate acestea, atunci când se ia în considerare caracteristicile orbitale ale acestor planete (adică cât de aproape orbitează de stelele lor), începe să apară o imagine foarte interesantă. După cum a explicat Li, aceste „lumi de apă” nu sunt atât planetele stâncoase care sunt acoperite în oceanele profunde, ci un tip cu totul nou de planetă pentru care nu există echivalent în Sistemul Solar.
„Aceasta este apa, dar nu la fel de des întâlnită aici pe Pământ. Temperatura suprafeței lor va fi între 200 și 500 de grade Celsius ”, a spus el. „Suprafața lor poate fi învăluită într-o atmosferă dominată de vapori de apă, cu un strat de apă lichid dedesubt. Mergând mai adânc, ne-am aștepta să găsim această apă se transformă în jeturi de înaltă presiune înainte de a ajunge la miezul solid stâncos. Frumusețea modelului este că explică exact cum se raportează compoziția la faptele cunoscute despre aceste planete. "
Poate că și mai surprinzător a fost cât de obișnuite par aceste planete. Conform studiului lor, Li și colegii săi au indicat că aproximativ 35% din toate exoplanetele cunoscute, care sunt mai mari decât Pământul, ar trebui să fie bogate în apă. Ba mai mult, ele presupun că s-au format probabil într-un mod similar cu modul în care se crede că s-au format nucleele giganților de gaz - un miez stâncos înconjurat de straturi de material volatil solid solid prin presiune.
Desigur, această descoperire are implicații semnificative atunci când vine vorba de căutarea vieții dincolo de sistemul nostru solar. Până acum, ideea că apa este esențială pentru viață, așa cum știm, a fost o concluzie anterioară pentru oamenii de știință. Dar dacă acest studiu este corect, atunci se pare că apa este mult mai abundentă pe exoplanete decât anterior și ar putea fi un impediment pentru viață așa cum o știm.
Dacă într-adevăr lumile de apă ar fi constituite din atmosfere calde, aburi și straturi dense de gheață mai aproape de miezurile lor, atunci ar fi dificil ca viața să apară pe aceste lumi. Practic, căldura extremă și lipsa de acces la suficientă lumină solară, activitate hidrotermică și mase de teren ar face pentru un mediu destul de ostil. Cu toate acestea, studiul oferă câteva posibilități interesante atunci când vine vorba de caracterizarea exoplanetelor și de a vedea ce există.
Privind spre viitor, Li și colegii săi speră că nou-lansatul Tranzitarea satelitului de sondaj Exoplanet (TESS) va găsi multe altele din aceste lumi de apă. Acest lucru va fi apoi urmat de telescoape la sol și de curând să fie lansate Telescopul spațial James Webb (JWST) - care va oferi măsurători spectroscopice care vor ajuta oamenii de știință să caracterizeze compozițiile și atmosfera acestor planete.
După cum a spus profesorul Sara Seager, un profesor de științe planetare la Massachusetts Institute of Technology (MIT) și directorul științific adjunct al misiunii TESS, a declarat:
„Este uimitor să crezi că enigmaticele exoplanete de dimensiuni intermediare ar putea fi lumi de apă cu cantități vaste de apă. Sperăm că observațiile din atmosferă în viitor - atmosfere cu aburi groase - pot susține sau respinge noile descoperiri. "
Între timp, există încă o mulțime de lumi stâncoase pentru a fi explorate pentru semne de viață!
