Жидкая вода на каменистых планетах может быть в сто раз более вероятной

Легко думать о Земле как о водном мире с его огромными океанами и красивыми озерами, но по сравнению со многими другими мирами Земля особенно влажная. Даже на ледяных спутниках Юпитера и Сатурна воды в жидком состоянии гораздо больше, чем на Земле. Земля необычна не потому, что на ней есть жидкая вода, а потому, что жидкая вода находится в теплой обитаемой зоне Солнца. В качестве нового исследования в Связь с природой Это показывает, что Земля может быть намного страннее, чем мы думали.

Вода — одна из самых распространенных молекул во Вселенной. Водород является самым распространенным элементом во Вселенной, а кислород легко образуется как часть звездного цикла синтеза CNO. Таким образом, мы ожидаем, что богатые водой планеты будут в изобилии в звездных системах. Но это не значит, что жидкой воды будет в избытке. В нашей Солнечной системе есть два типа миров с жидкой водой. Гигантские спутники Земли и газа.

Как и на других теплых планетах земной группы, таких как Венера и Марс, на Земле в молодости была жидкая вода. Марс был слишком молод, чтобы удерживать воду. Большая часть его испарилась в космос, а часть замерзла в его поверхностной корке. Венера была достаточно большой, чтобы удерживать воду, но из-за сильного жара большая ее часть испарялась в густой атмосфере. Мы до сих пор не совсем уверены, как Земле удается сохранять свои океаны, но, вероятно, это сочетание сильного магнитного поля и дополнительной помощи воды от астероидов и комет в период тяжелых бомбардировок.

Ледяные спутники Юпитера и Сатурна — отдельная история. Он был достаточно далеко от Солнца, чтобы сохранить воду своего образования. Они быстро образовали толстый слой льда, чтобы предотвратить испарение воды в космос. Но эти луны — маленькие миры, и они очень быстро замерзли бы, если бы не приливные силы, создаваемые их газовыми гигантами.

Поскольку у планет с холодным газом, скорее всего, есть ледяные луны, простолюдины полагали, что мы с большей вероятностью найдем жизнь в мире, подобном Европе, чем в мире, подобном Земле. Но это новое исследование требует разницы. Он утверждает, что жидкая вода, скорее всего, существует на суперземлях.

Суперземли охватывают диапазон масс от пары масс Земли до массы Нептуна. На большом конце, вероятно, находятся газообразные миры с плотной атмосферой. На маленьком конце они, вероятно, будут более похожи на Землю. Основываясь на экзопланетах, которые мы нашли до сих пор, суперземли, безусловно, являются наиболее распространенными. Большинство из них, вероятно, находятся за пределами обитаемой зоны своих звезд в более холодных регионах звездной системы. Так что, вероятно, он богат водой. Но также маловероятно, что его можно будет найти на орбите газового гиганта, поэтому обычно предполагается, что ледяной щит со временем замерзнет.

Причина кроется в разной температуре замерзания и плавления льда. Лед на Земле тает при температуре около 0°C. Но это верно только в отношении земного атмосферного давления. При высоком давлении существует несколько типов льда с разной температурой плавления. Хотя это немного сложно, но при более высоком давлении лед может иметь гораздо более высокую температуру плавления. Таким образом, даже если суперземля геологически активна, она может быть недостаточно теплой, чтобы растопить лед.

Это новое исследование показывает, что суперземли не обязательно должны быть достаточно горячими, чтобы сформировать глубокий океан. Благодаря геотермальному и ядерному нагреву тонкий слой воды на его поверхности может таять, а благодаря трещинам и различным фазовым переходам вода может просачиваться в слой чуть ниже замерзшей поверхности. Этого процесса было бы достаточно, чтобы создать богатый слой жидкой воды для океанов. Поскольку тепло гигантской Земли длится миллиарды лет, она может поддерживать жидкий океан достаточно долго для развития жизни.

Основываясь на том, что мы знаем об экзопланетах, океаны суперземель могут встречаться в 100 раз чаще, чем океаны земноподобных миров или ледяных лун. Это означает, что у жизни больше возможных домов, чем мы думали.

ссылка: Оджа, Лужендра и др. «Жидкая вода на холодной внешней Земле в результате таяния ледниковых щитов.» Связь с природой 13.1 (2022): 7521.