Большая часть воды на планетах скрыта в их недрах, а не на поверхности, что оказывает значительное влияние на их потенциал для поддержания жизни.

Исследователи, применяя компьютерное моделирование, пересмотрели распределение воды на экзопланетах – планетах, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Результаты показали, что значительная часть воды молодых планет находится глубоко внутри них, а не на поверхности. Кроме того, ученые пришли к выводу, что общий объем воды на экзопланетах ранее был существенно недооценен. Эта модель открывает новые перспективы в изучении процессов формирования планет и оценки их пригодности для жизни.

Углубленный взгляд на состав планет

Земля обладает железным ядром, покрытым силикатной мантией, и океанами, которые формируют внешний водный слой. Научные исследования экзопланет долгое время опирались на эту упрощенную модель, но с недавних пор стало очевидно, что планеты устроены сложнее.

Многие экзопланеты, обнаруженные вблизи своих звезд, представляют собой горячие миры, где магматические океаны еще не успели охладиться до состояния твердой мантии, как на Земле. Вода в таких магматических океанах растворяется значительно лучше, чем, например, углекислый газ, который быстро испаряется в атмосферу.

Под магматической мантией располагается железное ядро. Исследователи с помощью моделирования изучили, как вода распределяется между силикатами и железом в таких условиях.

Взаимодействие магмы, воды и железа

Железное ядро формируется постепенно. На ранних этапах вода, растворенная в магматическом супе, взаимодействует с каплями железа, которые затем устремляются вниз, «утягивая» воду к ядру. Это явление можно сравнить с лифтом, транспортирующим воду в недра планеты.

Ранее такие процессы были изучены лишь для давлений, характерных для Земли. Однако для более крупных планет с повышенными внутренними давлениями исследование выявило, что вода также интегрируется в ядро вместе с железом. При определенных условиях железо может содержать до 70 раз больше воды, чем силикатные породы. Правда, под огромным давлением вода уже не существует в виде молекул H₂O, а распадается на водород и кислород.

Вода в недрах Земли

Четыре года назад исследователи обнаружили, что океаны на поверхности Земли составляют лишь малую часть ее общего водного запаса. Большая часть воды нашей планеты скрыто в ее глубинах. Это подтверждают как моделирования, так и сейсмические исследования.

Эти открытия имеют важные последствия для интерпретации данных об экзопланетах. Астрономы, используя телескопы, оценивают массу и радиус планет, чтобы построить модели их состава. Однако, если игнорировать влияние растворимости воды и ее распределения в недрах, объем воды может быть недооценен в десятки раз.

Новое понимание эволюции планет

Распределение воды играет ключевую роль в понимании формирования и эволюции планет. Вода, достигшая ядра, остается там навсегда, а та, что растворена в магматической мантии, может со временем подниматься на поверхность, когда мантия остывает. Наличие воды в атмосфере планеты указывает на то, что в ее недрах может находиться гораздо больше воды.

Например, данные телескопа Джеймса Уэбба, изучающего экзопланеты, позволяют анализировать состав их атмосфер. Один из интересных объектов – экзопланета TOI-270d, где были найдены доказательства взаимодействий между магматическим океаном и атмосферой.

Водные миры и жизнь

Вода считается важнейшим условием для существования жизни. Ранее предполагалось, что суперземли с глобальными глубокими океанами могут быть потенциально обитаемыми. Однако потом выяснилось, что избыточное количество воды может препятствовать обмену веществ между океаном и мантией из-за образования высокоплотного давления льда.

Новое исследование показало, что такие глубоководные миры встречаются редко, так как большая часть воды на суперземлях скрыта в их недрах. Это позволяет предположить, что даже планеты с высоким содержанием воды способны поддерживать условия, схожие с земными. Такие результаты расширяют представления о водных мирах и их потенциале для поддержания жизни.

#Наука #Космос #Экзопланеты #Астрономия