Науковці встановили, що гарячі екзопланети можуть самостійно утворювати воду

Дослідники з Університету штату Аризона (ASU) виявили, що деякі надзвичайно гарячі екзопланети, які, здавалося б, не можуть утримувати воду, створюють її всередині себе — у результаті хімічних реакцій між розплавленими породами та воднем. Цей процес фактично дозволяє таким світам “кувати” власні океани з вогню, а не отримувати воду від комет чи льодових тіл.

Команда під керівництвом Гаррісона Хорна (Har­ri­son Horn) досліджувала так звані субнептуни — планети більші за Землю, але менші за Нептун, які часто мають товсту водневу атмосферу. У лабораторії вчені провели експерименти під тиском, що імітує умови в надрах таких планет. Зразки силікатних мінералів нагрівали у камері з воднем, створюючи мініатюрні краплі магми. На межі між розплавленою породою та воднем утворювалися молекули води — у кількостях, які, якщо масштабувати, можуть дорівнювати океанам планетарного розміру.

Результати показали, що реакції між воднем і породами можуть виробляти воду в концентраціях до кількох десятків відсотків маси, тобто у 10–1000 разів ефективніше, ніж передбачали попередні моделі. Усередині субнептунів товстий шар водневої атмосфери утримує тепло, дозволяючи ядру залишатися розплавленим мільярди років — саме за цей час і відбувається синтез води. Якщо частина водню потім втрачається в космос, а вода залишається, планета може еволюціонувати від газового світу до щільнішого, потенційно покритого океаном.

Це відкриття радикально змінює уявлення про походження води на екзопланетах. Раніше вважалося, що водні світи могли утворитися лише за межами “снігової лінії”, де вода конденсується у лід. Однак результати дослідження доводять: навіть планети, що обертаються близько до своїх зірок, можуть утворювати воду самостійно, без доставляння ззовні. Такий механізм може пояснити появу так званих гіцеанських планет — океанічних світів із водневою атмосферою, які потенційно здатні підтримувати життя.

Не всі гарячі субнептуни пройдуть однакову еволюцію: сильне випромінювання зірки може з часом зруйнувати їхні водні запаси, перетворивши планету на розпечене кам’яне ядро. Проте там, де умови сприятливі, ці світи можуть залишатися “власними двигунами виробництва води” протягом мільярдів років. Наступні покоління телескопів, здатних аналізувати атмосферу далеких планет, перевірять, чи справді ці “палаючі” світи мають водні шари, створені зсередини.

Дослідження опубліковане у журналі Nature.