Woda występuje na egzoplanetach – ale w odległych światach jest jej mniej, niż przewidywano. Tak wynika z najnowszych badań.
Naukowcy dokładniej przeanalizowali dane (zebrane przez teleskopy kosmiczne i naziemne) o składzie atmosfery dziewiętnastu wybranych egzoplanet. Światy te wykazują szeroki zakres temperatur i wielkości, od tzw. mini-Neptunów, o masie około dziesięciu mas ziemskich, do super-Jowiszów, ponad sześćset razy cięższych od Ziemi. Naukowcy odkryli, że para wodna jest powszechna na czternastu z tych dziewiętnastu obcych światów.
Fakt, że wykonujemy szczegółowe pomiary zawartości pary wodnej na egzoplanetach, jest niezwykły, ponieważ nie dokonaliśmy jeszcze żadnego znaczącego wykrycia wody w przypadku planet olbrzymów znajdujących się w naszym Układzie Słonecznym – mówi Madhusudhan, autor badań. Możemy zatem lepiej mierzyć jej obecność w atmosferach egzoplanet niż w Układzie Słonecznym.
Oprócz wody w atmosferach egzoplanet-olbrzymów najczęściej wykrywane są sód i potas. Ilości sodu i potasu widoczne w egzoplanetach były tam zgodne z oczekiwaniami, biorąc pod uwagę to, co naukowcy dotychczas już wiedzą o planetach Układu Słonecznego. Jednak ilości pary wodnej okazały się znacznie niższe niż przewidywano. To duża niespodzianka – podsumowuje Madhusudhan.
Prognozy dotyczące ilości wody, jaką powinny posiadać te egzoplanety, opierają się jednak na szacunkach, ile wody może czaić się w gazowych olbrzymach naszego układu – a to dość niepewne oszacowania. A próby wykrycia wody w atmosferze Jowisza, w tym bieżąca misja Juno, stanęły przed wieloma wyzwaniami. Jowisz jest tak zimny, że para wodna skrapla się w jego atmosferze, a my tego nie widzimy – mówi w wywiadzie dla portalu Space.com główny autor badań, Luis Welbanks z Uniwersytetu w Cambridge.
Oczekiwania co do ilości poszczególnych gazów dla planet-olbrzymów w Układzie Słonecznym są oparte na naszej wiedzy o tym, że nadwyżka węgla w stosunku do wodoru w atmosferach tych gigantycznych planet jest znacznie wyższa niż dla samego Słońca. Wcześniejsze badania sugerowały, że ta „supersłoneczna” obfitość powstała podczas formowania się Układu Słonecznego, a duże ilości zawierających węgiel skał lodowych i pyłu spadały lub gromadziły się wówczas właśnie na największych planetach.
Wcześniejsze prace sugerowały również, że zawartość niektórych pierwiastków (poza węglem) powinna być podobnie wysoka w atmosferach olbrzymich planet. Dotyczy to zwłaszcza tlenu, który jest najpowszechniejszym pierwiastkiem w kosmosie po wodorze i helu. Sugeruje to, że woda – najczęściej występująca cząsteczka zawierająca tlen we Wszechświecie – powinna również obficie występować w atmosferach olbrzymich egzoplanet jako pozostałość po akrecji lodu odbywającej się podczas formowania się tych światów.
Odkrycia te sugerują, że gdy formują się olbrzymie planety pozasłoneczne, może na nie spadać mniej lodu, niż wcześniej sądzono. Na przykład gdy olbrzymie planety powstają przez akrecję materiału z dysków protoplanetarnych otaczających nowonarodzone gwiazdy, światy te mogą gromadzić bardzo różne poziomy związków chemicznych takich jak woda, w zależności od tego, gdzie się tworzą i jak poruszają się w obrębie tych dysków protoplanetarnych.
Mogą istnieć różne sposoby na powstanie olbrzymiej planety obfitującej w tlen, a zatem także w wodę – zauważa Madhusudhan. Przyglądając się tym egzoplanetom, zastanawiamy się teraz, w jaki sposób bliskie nam planety mogły powstać w Układzie Słonecznym.
Życie istnieje praktycznie wszędzie tam, gdzie na Ziemi jest woda, więc odkrycie, że w innych układach planetarnych jest mniej wody, niż się wcześniej spodziewano, może też sugerować, że szanse na znalezienie biologicznego życia poza Ziemią również są niższe. Z drugiej strony gdy patrzymy na Ziemię, nie zawiera ona wcale relatywnie tak dużo wody w stosunku do swej masy. Nasze ustalenia dotyczące niższego poziomu zasobów wody w egzoplanetach niekoniecznie są więc złą wiadomością z uwagi na ich potencjał do zamieszkania – podsumowuje Madhusudhan.
Naukowcy będą starali się przyjrzeć większej liczbie egzoplanet, aby sprawdzić, czy i one podążają za tym wykrytym trendem.
Czytaj więcej:
- Oryginalna praca naukowa: L. Welbanks et al., Mass–Metallicity Trends in Transiting Exoplanets from Atmospheric Abundances of H2O, Na, and K (2019, The Astrophysical Journal Letters).
- Ocean Worlds Are All Around Us - NASA Dives In | Video
- Cały artykuł
- The Strangest Alien Planets of All Time
- 10 Exoplanets That Could Host Alien Life
- Exoplanet Tour: Meet the 7 Earth-Size Planets of TRAPPIST-1
- 13 Ways to Hunt Intelligent Aliens
Źródło: Space.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Najobszerniejsze jak dotąd badania składu atmosfery egzoplanet stanowią wyzwanie dla teorii powstawania planet i dla poszukiwań wody i życia na innych światach. Źródło: Amanda Smith.
