Mõtteliselt sügavad ookeanid võõrastes veemaailmades?

Kunstniku kontseptsioon veemaailma eksoplaneedist, nagu on kirjeldatud uues uuringus. Kui need eksisteerivad, võivad nendes kaugetes veemaailmades olla globaalsed ookeanid palju, palju sügavamal kui meie päikesesüsteemis. Pilt NASA / JPL-Caltechi kaudu.

Veemaailma - planeete või kuule, millel on globaalsed ookeanid - peeti varem ulme osaks, kuid nüüd hakkame õppima, et mitte ainult sellised, nagu nad olemas on, vaid võivad olla ka üsna tavalised. Meie enda päikesesüsteemis on teada, et kuudel Europa, Enceladus, Titan ja Ganymede on selliseid ookeane nende välise jääkooriku all. Isegi Pluuto arvatakse nüüd olevat! Võib-olla on meie päikesesüsteemi teistes maailmades vett, mida me pole veel leidnud. Teadlased arvavad ka, et nad lähenevad eksoplaneetide - kaugetest tähtedest tiirlevate planeetide - leidmisele, mis on ka veemaailmad, sealhulgas planeedid, mille pinnal on ülemaailmsed või peaaegu globaalsed ookeanid.

Nüüd soovitab uus uuring, et mõnel eksoplaneedi veemaailmal võiksid ookeanid olla palju sügavamad kui meie päikesesüsteemis. Mõistmatult sügav, isegi nagu sadade või tuhandete miilide sügavus. Uus uurimistöö avaldati Harvardi ülikooli astronoomi Li Zengi ja tema kolleegide poolt ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 29. aprillil 2019. Zeng selgitas, et meeskonna arvutisimulatsioonide kohaselt võivad mõnel planeedil olla uskumatult sügavad ookeanid:

Sajad või tuhanded kilomeetrid… Mõeldamatu. Põhjatu. Väga sügav.

Maa ookeanid pole kuskil nii sügaval. Keskmine ookeani sügavus Maal on umbes 3, 5 miili. Maksimaalne sügavus on 6, 8 miili (umbes 11 km) Mariana kraavi põhjas.

Meeskonna arvutisimulatsioonide põhjal kogutud andmed viitavad sellele, et veemaailmad on meie galaktikas tõenäoliselt tavalised, eriti Neptuuni alam-suurustel planeetidel - või mini-Neptuunidel -, mille raadius on Maa omast kaks kuni neli korda suurem, kuid Neptuunist väiksemad. Nendel planeetidel on kõige tõenäolisemalt sügavad globaalsed ookeanid, mitte paksud atmosfäärid, näiteks gaasikääred, jäähiiglased või gaasihiiglased. Kuudel nagu Europa ja Enceladus on oma suuruse järgi sügavad maa-alused ookeanid, kuid need pole ikkagi nii sügavad kui ookeanid, mis Neptuuni alammaailmas eksisteeriksid.

Muud tüüpi veemaailmad võivad olla kivised eksoplaneedid, millel on globaalsed pinna ookeanid, sarnasemad Maale. Selle kunstniku kontseptsioon on Kepler-22b, super-Maa ja esimene eksoplaneet, mille NASA Kepleri missioon kinnitas orbiidil tähe asustatavas tsoonis. Pilt NASA / Ames / JPL-Caltech kaudu.

Need Neptuuni alammaailmad on üks kahest seni levinud peamisest eksoplaneetide tüübist. Teised on supermaastikud, Maa suurus on ühe kuni nelja korra suuremad, mis on tihedad ja kivised. Meie päikesesüsteemis pole ühtegi supermaad, välja arvatud planeet Üheksa (kui see kunagi leitakse). Alam-Neptuunidel on palju madalam tihedus ja astronoomid pole olnud kindlad, kas tegemist on gaasikääbikutega, nagu Jupiter või Saturn, kuid väiksemate kivise tuuma ja paksu vesiniku atmosfääriga. Või tähendas nende madal tihedus, et need sisaldavad palju vett?

Tavaliselt arvatakse, et nad on gaasitiired, kuna veemaailmad peaksid planeedisüsteemis asuma väljaspool “lumeliini”, kus temperatuurid on vee või jää jaoks piisavalt külmad ja paljud ala Neptuunid asuvad nende tähtedele väga lähedal. Kuid uued arvutisimulatsioonid viitavad, et see pole alati nii, et paljudel ala Neptuunidel on nende suurusega võrreldes palju väiksemad atmosfäärid, sarnaselt väiksematele maapealsetele planeetidele nagu Maa või Veenus. Nende atmosfäär poleks kuskil nii paks ega sügav kui teistel gaasikääbus-tüüpi ala-Neptuunidel.

Nagu uues dokumendis välja toodud:

Nende arvukate eksoplaneetide süsteemide avastamine, mis sisaldavad nende vastuvõtva tähe lähedale tiirlevaid erinevaid planeedipopulatsioone, seab kahtluse alla Päikesesüsteemil põhinevad planeedi moodustamise teooriad. Keskendume siin planeetidele, mille raadius on 2–4 Maa ja mille koosseisu vaieldakse. Arvatakse, et need on kas gaasikääred, mis koosnevad vesinikurikastes gaasikeretes ümbritsetud kivistest südamikest, või veemaailmad, mis sisaldavad lisaks kivimile ja gaasile ka märkimisväärses koguses vett domineerivat vedelikku / jääd. Me väidame, et need planeedid on veemaailmad.

Järjekordne hüpoteesitud veemaailm - „silmamuna” planeet -, kus ookean on ainult tähe poole. Ülejäänud pind on jää. Pilt eburacum45 / DeviantArt kaudu.

Aga kui nende tähtede lähedal on veemaailma ala Neptuunid, kuidas need moodustusid? Leiud viitavad sellele, et nad moodustusid kõigepealt oma tähtedest kaugemal ja triivisid seejärel aja jooksul järk-järgult lähemale. Nagu Zeng ütles Gizmodo :

Selle tähe lähedal olev veemaailm pidi olema moodustunud palju kaugemale ja seejärel liikunud lähemale, kui tema orbiit kahanes. Planeedi kompositsioon seati paika, kui see asus külmal orbiidil kaugemal. Orbitaalide kokkutõmbumisprotsessi nimetatakse migratsiooniks ja seda juhib gaasi ketta raskus, millest planeedid moodustusid. Kui veemaailmad on tavalised, annab see tõeliselt tugeva kinnituse, et ränne toimub tõepoolest, ning see on oluline protsess planeetide kujunemisel nii teiste tähtede ümber kui ka meie enda päikesesüsteemis.

Uuringud näitavad, et paljud ala Neptuunid on üsna märjad, kuid kui märjad nad on? Tulemused näitavad, et vähemalt 25 protsenti nende massist oleks vesi või jää ja võib-olla kuni 50 protsenti. See on jahmatav summa. Me arvame, et Maa on veemaailm, kuid selle mass on võrdluses tegelikult vaid 0, 025 protsenti vett. Mõnes veemaailmas võib olla nii palju vett, et see on täielikult veega logitud, vedelikuna kogu planeedi sügavaimatesse osadesse.

Jupiteri kuu Europa on veemaailm, mille välise jääkoori all on sügav globaalne ookean. See vaade pärineb 1990. aastate kosmoselaevast Galileo. Pilt NASA / JPL-Caltech / SETI Instituudi kaudu.

Mõnes neis ookeanides kaugele ulatuvad rõhud võivad olla ka nagu midagi Maa peal, sarnanedes miljon korda suurema atmosfäärirõhuga, mida me praegu kogeme. Nendes äärmuslikes keskkondades surutakse vedel vesi jää ainulaadselt kõrge rõhu all olevateks faasideks, näiteks Jää VII või superioonne jää. Need jääd ei esine Maal looduslikult, vaid on loodud laboris. Nagu Zeng ütles:

Need kõrgsurvejääd on põhimõtteliselt nagu silikaatkivimid Maa sügavas vahevöös, nad on kuumad ja kõvad. Need on meie Maaga võrreldes täiesti erinevad maailmad.

Arvutimudelites võeti arvesse ka muid muutujaid, sealhulgas nebulaargaaside arvukus, vesirikkad jääd, peamiselt rauast ja niklist koosnevad kivised materjalid ning temperatuurist, jahutuskiirusest, aurustumisest, kondenseerumisest, tihedusest ja vahemaast tingitud keerukate keemiliste protsesside mõjud võõrustaja täht. Nagu Zeng märkis:

Statistiliselt võib öelda, et need veemaailmad võivad olla rikkalikumad kui Maa-sarnased kivised planeedid. Võib-olla on igal tüüpilisel Päikesesarnasel tähel üks või mitu neist veemaailmadest [ja võib-olla] on meie päikesesüsteem vähem tüüpiline. Üldiselt võib seda tüüpi planeedisüsteemi arhitektuur koos lähestikku paiknevate kiviste supermaade ja veerikaste ala Neptuunidega Linnuteel esineda sagedamini kui meie päikesesüsteemi tüüp.

Maa on muidugi kõige tuntum veemaailm, mille ookeanid katavad umbes 70% pinnast. See veekogus halveneb, võrreldes sellega, mis võib uues raamatus käsitletud veemaailmades esineda. Pilt NASA kaudu.

Nii et kas kogu selle veega võiksid need planeedid olla potentsiaalsed kodud kogu eluks? Jah, vett on palju, kuid kuidas on lood vajalike keemiliste elementide ja toitainetega, mida leidub Maa ookeanipõhjas ning võib-olla ka Europa ja Enceladus? Oxfordi Ülikooli Inimkonna Tuleviku Instituudi (FHI) vanemteaduri Anders Sandbergi sõnul ei pruugi sellised veemaailmad olla ideaalsed, ehkki nad oleksid ikkagi palju paremad kui gaasikääred:

Kuigi veemaailmad pole eluks täiesti ideaalsed, kuna raskemad elemendid võivad olla maetud sadade kilomeetrite kõrgsurvejää alla, on need tõenäoliselt palju paremad kui gaasikääred.

Kui selles uuringus kirjeldatud veemaailmad tõepoolest olemas on, avaks see täiesti uue peatüki eksoplaneetide uurimisel. Need maailmad oleksid erinevad nagu kunagi varem nähtud, omamoodi nagu Maa osade, ookeanikuude ja gaasiliste planeetide võtmine ning nende ühendamine, kuid palju laiemas plaanis. Selles uuringus sisalduvad veemaailmad on sisuliselt steroidide veemaailmad.

Alumine rida: kui selle uue uuringu leiud on täpsed, võib meie galaktika olla veemaailma täis. Erinevalt Maast oleksid need suuremad ülemaailmsete ookeanidega planeedid, mis pole mitte ainult sügavamad kui ükski meie päikesesüsteemis, vaid ka mõistuse mõttes sügavad.

Allikas: planeedi suuruse jaotuse kasvumudeli tõlgendus

Gizmodo kaudu