W poszukiwaniu życia w innych miejscach we Wszechświecie naukowcy starają się zidentyfikować planety z wodą w stanie ciekłym na powierzchni. Jednak zamiast płynąć w postaci oceanów i rzek, woda może być zamknięta w skałach głęboko we wnętrzu planety.
Teraz naukowcy mają sposób na oszacowanie, ile wody planeta skalista może przechowywać w podziemnych zbiornikach. Uważa się, że woda, która jest zamknięta w strukturze minerałów głęboko pod powierzchnią, może pomóc planecie odzyskać siły po początkowych ognistych narodzinach. Naukowcy opracowali model, który może przewidzieć proporcje bogatych w wodę minerałów we wnętrzu planety. Minerały te działają jak gąbka wchłaniająca wodę, która może później wrócić na powierzchnię i uzupełnić oceany. Model ten może pomóc nam zrozumieć, jak planety mogą stać się zdatne do zamieszkania w następstwie intensywnego ciepła i promieniowania w ich wczesnych latach.
Planety krążące wokół czerwonych karłów typu M – najczęstszych gwiazd w Galaktyce – są uważane za jedne z najlepszych miejsc do poszukiwania obcego życia. Jednak gwiazdy te mają szczególnie burzliwe lata młodzieńcze – uwalniają intensywne promieniowania, które rozsadzają pobliskie planety i wypalają z nich wodę powierzchniową. Faza dojrzewania naszego Słońca była stosunkowo krótka, ale u czerwonych karłów ten trudny okres przejściowy jest znacznie dłuższy. W rezultacie planety krążące wokół nich cierpią z powodu efektu cieplarnianego, co powoduje, że ich klimat pogrąża się w chaosie.
Chcieliśmy zbadać, czy te planety po tak burzliwym dorastaniu mogą się zrehabilitować i dalej gościć wodę powierzchniową – powiedziała główna autorka badania, Claire Guimond, doktorantka na Wydziale Nauk o Ziemi na Uniwersytecie w Cambridge.
Nowe badania, opublikowane w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, pokazują, że woda we wnętrzu planety może być realnym sposobem na uzupełnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni, gdy gwiazda macierzysta dojrzeje i osłabnie. Woda ta prawdopodobnie byłaby wydobywana przez wulkany i stopniowo uwalniana w postaci pary wodnej do atmosfery, wraz z innymi życiodajnymi pierwiastkami i substancjami. Nowy model pozwala im obliczyć pojemność wody wewnątrz planety w oparciu o jej rozmiar i chemię gwiazdy macierzystej. Wyznacza on górną granicę ilości wody, jaką planeta może przechowywać w swoim wnętrzu, w oparciu o te minerały i ich zdolność przyjmowania wody do swojej struktury – powiedziała Guimond.
Naukowcy odkryli, że to przede wszystkim rozmiar planety decyduje, ile wody może ona pomieścić. Dzieje się tak, ponieważ parametr ten określa proporcje minerałów przenoszących wodę, z których jest zbudowana. Większość wody wewnątrz planety znajduje się w skalnej warstwie zwane górnym płaszczem, która leży bezpośrednio pod skorupą. Tutaj ciśnienie i temperatura są odpowiednie do tworzenia się zielono-niebieskich minerałów, zwanych wadsleitem i ringwoodytem, które mogą wchłaniać wodę. Ta skalista warstwa znajduje się również w zasięgu wulkanów, które mogą wyrzucać wodę na powierzchnię poprzez erupcje.
Nowe badania wykazały, że większe planety – około dwa do trzech razy większe od Ziemi – mają zazwyczaj bardziej suche skalne płaszcze, ponieważ bogaty w wodę górny płaszcz stanowi mniejszą część ich całkowitej masy. Wyniki te mogą dostarczyć naukowcom wskazówek do poszukiwania egzoplanet, na których może istnieć życie. Może to pomóc udoskonalić nasze klasyfikowanie planet, które należy badać w pierwszej kolejności – powiedział Oliver Shorttle, pracownik Wydziału Nauk o Ziemi i Instytutu Astronomii Uniwersytetu w Cambridge. Kiedy szukamy planet, które najlepiej utrzymują wodę, prawdopodobnie nie chodzi o planety znacznie masywniejsze lub znacznie mniejsze niż Ziemia.
Odkrycia te mogą również pomóc lepiej zrozumieć, jak planety, w tym te bliższe nam, jak Wenus, mogą przejść od jałowych piekieł do błękitnego marmuru. Temperatura na powierzchni Wenus, która ma podobną wielkość i skład chemiczny jak Ziemia, wynosi około 450 stopni Celsjusza, a jej atmosfera jest ciężka od dwutlenku węgla i azotu. Pozostaje otwartą kwestią, czy Wenus posiadała wodę w stanie ciekłym na swojej powierzchni cztery miliardy lat temu. Jeżeli tak jest, to Wenus musiała znaleźć sposób na ochłodzenie się i odzyskanie wody powierzchniowej po narodzinach przy ognistym Słońcu – powiedział Shorttle. Możliwe, że w tym celu wykorzystała wodę wewnętrzną.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Scientists have new tool to estimate how much water might be hidden beneath a planet’s surface
- Mantle mineralogy limits to rocky planet water inventories
Źródło: University of Cambridge
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca wodne światy. Źródło: NASA
