КЛЮЧЕВЫЕ РЕАКЦИИ ВОДОРОДА И ЖЕЛЕЗА В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЛАНЕТ
Как образуется вода на экзопланетах и что это может означать для поиска жизни за пределами Земли? Свежие результаты исследования, опубликованного в журнале Nature, позволяют международной команде ученых более глубоко разобраться в процессах, ответственных за образование жидкой воды на экзопланетах. Эти данные могут помочь науке определить, какие экзопланеты обладают условиями, подходящими для астробиологии.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
Ученые провели серию лабораторных экспериментов, в которых использовали лазер для воздействий на алмазную наковальню, чтобы проверить старые компьютерные модели, описывающие процесс появления воды в результате взаимодействия атмосферного водорода с магматическим океаном под поверхностью экзопланет. Эксперименты проводились при экстремально высоких температурах (4000 K, что соответствует 3727 градусам по Цельсию) и давлениях от 16 до 60 гигапаскалей, что имитировало условия, характерные для экзопланет.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
В результате экспериментов ученые обнаружили, что магматический океан, богатый водородом, в сочетании с восстановлением оксида железа (процесс удаления кислорода и превращение его в твердое железо) приводит к образованию значительных объемов воды. Данные выводы подтверждают давние теории о формировании и эволюции планет и говорят о том, что в результате этого процесса возникает много воды.
Как отмечает доктор Анат Шахар, старший научный сотрудник Карнеги Института Науки и один из авторов исследования: «Наличие жидкой воды считается критически важным для обитаемости планет. Эти работы доказывают, что большие количества воды создаются как естественное следствие формирования планет».
СВОЙСТВА ЭКЗОПЛАНЕТ
Тип экзопланет, который исследовался, называется суб-Нептунами. Эти планеты имеют массу между Землей и Нептуном, содержат каменистые ядра, как Земля, и атмосферу, богатую водородом, как Нептун. В нашей Солнечной системе не наблюдается аналогов такого типа, однако астрономы обнаружили около 1000 суб-Нептунов среди более 6000 подтвержденных экзопланет. Некоторые суб-Нептуны также классифицируются как супер-Земли, если их масса и радиус ближе к Земле, чем к Нептуну.
Известные примеры суб-Нептунов с водородными атмосферами и каменистыми ядрами, находящимися в обитаемых зонах своих звезд, включают K2-18 b, Kepler-138 d и TOI-270 d, расположенные на расстоянии 124, 218 и 73 световых лет от Земли соответственно. Все эти экзопланеты вращаются вокруг звезд типа M, которые меньше и холоднее нашего Солнца, что приводит к уменьшению размеров их обитаемых зон. Однако звезды типа M имеют значительно более долгие сроки жизни, до триллионов лет, в то время как наше Солнце существует всего около 10 миллиардов лет.
ПОИСК ЖИЗНИ НА ЭКЗОПЛАНЕТАХ
Хотя астрономы давно ищут экзопланеты, идентичные Земле, такие исследования показывают, что планеты с условиями, кардинально отличающимися от нашей Солнечной системы, могут также обладать необходимыми условиями для жизни. Это открывает новые горизонты в понимании того, что вода, вероятно, гораздо более распространена на экзопланетах, чем считалось ранее, в соответствии с традиционными моделями формирования и эволюции планет.
Что нового смогут открыть ученые о производстве воды на экзопланетах в ближайшие годы? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
