Води на інших планетах більше, ніж вважалося — учені

Планети містять більше води, ніж учені вважали — більша частина води на планеті розташовується не на її поверхні, а захована глибоко в надрах.

Це впливає на потенційну придатність далеких світів для життя, показують модельні розрахунки дослідників з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха та Прінстонського університету, повідомляє прес-служба швейцарського вишу.

Відомо, що Земля має залізне ядро, оточене мантією силікатної основи та води (океанів) на своїй поверхні. Наука використовувала цю просту модель планети до сьогодні для дослідження екзопланет — планет за межами Сонячної системи.

Лише в останні роки ми почали усвідомлювати, що планети складніші, ніж ми думали, — наголошують дослідники.

Більшість відомих сьогодні екзопланет розташовані близько до їх зірки. Це означає, що вони передусім містять гарячі світи океанів розплавленої магми, які ще не охололи як Земля, котра утворила на своїй поверхні тверду мантію силікатних порід.

Вода дуже добре розчиняється в цих магматичних океанах — на відміну, наприклад, від вуглекислого газу, який швидко виділяється і піднімається в атмосферу, — зазначається у статті.

Зазначається, що причиною цього є процеси, котрі відбуваються в ході формування залізних ядер планет.

Для формування залізного ядра потрібен час. Велика частка заліза спочатку міститься в гарячому магматичному супі у вигляді крапель, — зазначають учені. — Вода, що міститься в цьому супі, з'єднується з краплями заліза і разом з ними опускається до ядра. Краплі заліза діють як ліфт, який тягне воду вниз.

Досі було відомо, що така поведінка характерна лише для ситуацій з помірним тиском, подібних до тих, що переважають на Землі. Не було відомо, що відбувається у випадку більших планет з більш високим тиском у надрах.

Це один з ключових результатів нашого дослідження, — наголошують учені. — Чим більша планета і чим більша її маса, тим більше вода прагне потрапити разом із краплями заліза і інтегруватися в ядро. За певних обставин залізо може поглинати до 70 разів більше води, ніж силікати. Однак через величезний тиск в ядрі вода більше не набуває форми молекул H2O, а присутня у вигляді водню та кисню.

Зазначається, що нинішнє дослідження було спровоковане дослідженням вмісту води в Землі, яке чотири роки тому дало несподіваний результат: океани на поверхні Землі містять лише невелику частку всієї води нашої планети.

Вміст понад 80 океанів Землі може бути захований у її надрах. Про це свідчать симуляції, які розраховують поведінку води в умовах, подібних до тих, що переважали, коли Земля була молодою, — наголошується у статті.

Таким чином, результати цього дослідження можуть мати значні наслідки для інтерпретації даних астрономічних спостережень:

• використовуючи свої телескопи в космосі та на Землі, астрономи можуть за певних умов виміряти масу та розмір екзопланети;
• на основі цих розрахунків вони будують діаграми «маса-радіус», які дозволяють зробити висновки про склад планети;
• якщо при цьому — як це було досі — ігнорувати розчинність і розподіл води, оцінки об'єму води можуть бути різко заниженими — до десяти разів.

Планети набагато багатші на воду, ніж вважалося раніше, — наголошують дослідники.

Розподіл води також важливий, якщо ми хочемо зрозуміти, як формуються і розвиваються планети:

• вода, яка опустилася в ядро, залишається там назавжди;
• однак вода, розчинена в магматичному океані мантії, може дегазуватися і підніматися на поверхню під час охолодження мантії.

Отже, якщо ми знаходимо воду в атмосфері планети, то, ймовірно, в її надрах її набагато більше, — наголошують дослідники.

Вода є однією з передумов розвитку життя. Вже давно існують припущення про потенційну придатність для життя багатих на воду суперземель — тобто планет, маса яких у багато разів перевищує масу Землі, а поверхня вкрита глибоким глобальним океаном:

• раніші розрахунки припускали, що занадто багато води може бути ворожим для життя — аргументом було те, що в цих водних світах шар екзотичного льоду високого тиску перешкоджатиме обміну життєво важливими речовинами на межі між океаном і мантією планети;
• нове дослідження дійшло іншого висновку — планети з глибокими водними шарами, швидше за все, є рідкісним явищем, оскільки більша частина води на суперземлях розташована не на поверхні, як вважалося до цього часу, а в ядрі.

Це змушує вчених припустити, що навіть планети з відносно високим вмістом води можуть мати потенціал для розвитку подібних до земних умов життя, — наголошується у статті. -Дослідження, таким чином, проливає нове світло на потенційне існування багатих на воду світів, які можуть підтримувати життя.