Kosmoso naujienos (2019): egzoplanetoje aptiktas vanduo

Pasaulio žiniasklaidą apskriejo žinia apie pirmą kartą egzoplanetoje aptiktą vandenį. Žinoma, būta įvairių pasiklydimų vertime, pernelyg optimistiškų komentarų ir panašiai, tad pažiūrėkime detaliau, kas atrasta, o kas – ne.

Visų pirma, tai nebuvo pirmas kartas, kai egzoplanetos atmosferoje aptiktas vanduo. Šie laurai nuskinti dar 2007 metais ir nuo tada vanduo atrastas dar ne vienoje planetoje. Tik tiek, kad jos visos buvo dujinės milžinės, besisukančios arti savo žvaigždžių, dar žinomos, kaip karštieji Jupiteriai. Tokiose planetose aptikti vandenį daug lengviau, nei Žemės dydžio uolinėse, kurių atmosfera daug retesnė ir plonesnė. Bet dabar pavyko padaryti ir tai.

Antra, planeta nėra „gyvybei tinkama“. Ji yra savo žvaigždės gyvybinėje zonoje, bet tai tiesiog reiškia, kad ji iš žvaigždės gauna maždaug tiek pat energijos, kiek Žemė iš Saulės – apie 1,4 kilovato į kvadratinį metrą. Tikrosios sąlygos planetos paviršiuje priklauso nuo planetos atmosferos storio ir cheminės sudėties, nuo magnetinio lauko, nuo karščio iš planetos gelmių ir kitų faktorių, kuriuos įvertinti yra labai sudėtinga arba neįmanoma.

Planeta K2-18b, besisukanti aplink žvaigždę K2-18, buvo aptikta Keplerio teleskopo antrosios misijos (K2) metu. Ji tranzituoja prieš savo žvaigždę, pritemdydama ją; iš šių duomenų žinome ir planetos spindulį – maždaug 2.7 Žemės spindulio. Vėlesni žvaigždės judėjimo stebėjimai leido apskaičiuoti ir planetos masę – 8.6 Žemės masės. Iš šių skaičių galime iškart apskaičiuoti ir vidutinį planetos tankį, kuris yra tik 2.38 karto didesnis už vandens. Palyginimui, Žemės tankis daugiau nei penkis kartus viršija vandens tankį.

Be to, jei turime dvi vienodos sudėties planetas, tai masyvesnė iš jų bus ir tankesnė, nes planetos gravitacija papildomai suspaudžia visas uolienas. Taigi vien iš šių duomenų galime daryti išvadą, kad K2-18b nėra labai panaši į Žemę; jos sudėtyje turi būti žymiai daugiau mažo tankio medžiagų, nei Žemėje. Viena iš tokių medžiagų yra vanduo. Saulės sistemoje esančių dviejų ledinių planetų – Urano ir Neptūno – tankis atitinkamai 1.27 ir 1.64 karto viršija vandens, taigi panašu, kad K2-18b yra tarpinė tarp šių planetų ir Žemės.

Pagal kai kuriuos planetų struktūros modelius, K2-18b savybės atitinka vien iš vandens sudarytą planetą. Didesnė tikimybė, kad planeta turi uolinį branduolį, kurį dengia šimtų ar tūkstančių kilometrų storio vandenynas, o jį gaubia stora atmosfera, pilna vandens garų, vandenilio ir helio. Pastarieji du elementai taip pat aptikti atmosferoje.

Planetų masės ir spindulio diagrama, rodanti kai kurias aptiktas planetas (apskritimai bei trikampiai ir paklaidos) bei įvairias chemines sudėtis (linijos). K2-18b yra šiek tiek virš linijos, vaizduojančios 100% vandenines planetas. ©Harvard Centre for Astrophysics

Iš dalies faktas, kad pirmą kartą vanduo aptiktas planetoje, galimai turinčioje daug vandens, neturėtų stebinti. Juk ten jį aptikti yra lengviausia. Taip pat atradimas leidžia įrodyti, kad planetoje beveik neabejotinai skysto vandens yra – apskaičiavę tikėtiną atmosferos slėgį bei temperatūrą, mokslininkai nustatė, kad egzistuoja zona planetoje, tinkama skystam vandeniui. Ir tai nepriklauso nuo pasirinktos atmosferos cheminės sudėties ar atspindimos žvaigždės šviesos dalies – šie parametrai tik pakeičia skysto vandens zonos storį ar gylį, bet ne jos egzistavimo faktą. Panašiai kaip ir Žemėje, virš skysto vandens zonos atmosfera atšala ir pereina į zoną, kurioje vanduo turėtų būti sušalęs į ledą. Kol kas negalime pasakyti, ar vandens ten yra pakankamai, kad susiformuotų vientisas ledo sluoksnis, ar tik ledukų kupini debesys. Dar aukščiau vanduo vėl išgaruoja ir suformuoja debesis, kurie būtent ir yra stebimi.

Taigi bendrai paėmus, planeta yra gal net panašesnė į Venerą, nei į Žemę. Ją gaubia stora debesuota atmosfera, paviršius gali būti net ir labai karštas, be to, dengiamas labai gilaus vandenyno. Dar vienas svarbus skirtumas nuo Žemės – planeta greičiausiai yra potvyniškai prirakinta prie žvaigždės, kitaip tariant, visada atsukusi jai vieną pusę. Gali būti, kad dieninėje pusėje vandenynas įkaitęs kone iki virimo, o naktinėje – sušalęs į ledą.

Gyvybės, kažkuo panašios į žemišką, ten rasti nesitikima, nes planetos-vandenynai greičiausiai turi nedidelę cheminių junginių įvairovę. Iš kitos pusės, šis atradimas parodo, kad jau šiandieniniais instrumentais galime aptikti vandenį planetose, nedaug didesnėse už Žemę. Artimiausioje ateityje, ypač kai darbą pradės James Webb kosminis teleskopas, turėsime galimybę tyrinėti ir Žemės tipo planetų atmosferas. Tada jau turėtų prasidėti daug rimtesni atradimai.

Rašydamas tekstą, rėmiausi phys.org pranešimu. Tyrimą pristatantį mokslinį straipsnį rasite arXiv.

Autorius: Kastytis Zubovas. Publikuoja konstanta.lt