Субнептуны могут сами создавать воду через реакции в мантии и атмосфере
Ранее считалось, что вода является необходимым условием для возникновения жизни на планетах. Эта концепция основывается на том, что наличие жидкой воды является ключевым признаком обитаемости планет. Но как именно вода попадает на другие планеты?
Одно из объяснений заключается в том, что планеты образовались в областях протопланетного диска, где уже имелась вода, а затем мигрировали в обитаемые зоны. Для Земли существует концепция, согласно которой она сформировалась первой и позднее получила свою воду благодаря кометам и астероидам, доставившим лед. Однако новые исследования ставят под сомнение эту теорию, показывая, что Земля могла сформировать собственную воду из доступных на начальных этапах элементов.
Недавний исследовательский проект, возглавляемый Хarrison Horn из Лоренс Ливерморской национальной лаборатории, предлагает новый взгляд на вопрос, связаный с формированием воды на субнептунах. Субнептуны — это экзопланеты, которые имеют размеры от 1,5 до 4 радиусов Земли и отличаются от нашей планеты своими значительными атмосферами, богатым водородом и гелием, окружающими каменное ядро.
Согласно данным, собранным в исследовании, существует две категории субнептунов: «сухие» планеты с вящего содержания водорода и «мокрые» планеты, содержащие заметное количество воды. Исследователи считают, что "водянистые" субнептуны, как правило, образуются на большем расстоянии от своих звезд, а потом мигрируют ближе. Однако эта гипотеза может быть неверной.
Вода состоит из водорода и кислорода, двух из самых распространенных элементов во Вселенной. Кислород, в частности, присутствует в значительных количествах в земной коре и других планетах, таких как Марс и Венера. Если подобный состав имеется и у субнептунов, то возможно, что они могут образовывать воду внутри себя в результате реакции водорода с кремниевыми минералами.
В рамках проведенных лабораторных экспериментов учёные воспроизвели условия, характерные для границ между водородными атмосферами и расплавленными ядрами субнептунов. Результаты показали, что реакции между кремниевыми минералами и водородом могут высвобождать кислород, который затем реагирует с водородом, образуя воду. Это открытие ставит под сомнение традиционное мнение о том, что вода должна приходить извне.
Изучение зависимости между составом планет и их внутренними реакциями может дать ключ к пониманию эволюции как водянистых, так и сухих субнептунов. В ходе экспериментов было установлено, что длительные реакции могут происходить на протяжении миллиардов лет, образуя значительные объемы воды внутри планеты.
Учитывая, что соотношение магния и кремния является важным фактором в производстве воды, изменения в этом соотношении могут увеличить содержание воды в планете. Это говорит о том, что также возможно существование водянистых субнептунов вблизи своих звезд, что противоречит традиционной теории о формировании водянистых планет за пределами снежной линии.
Таким образом, новое исследование ставит под сомнение традиционные представления о формировании экзопланет и их обитаемости. Теперь становится очевидным, что вода может возникать не только от внешних источников, но и внутри самих планет, что меняет наше понимание развития планетарных систем.
