Bir cüce yıldızı yörüngede yer alan bir dış gezegen, Nisan 2025’te dünyanın dört bir yanında manşetlerde yer aldı. Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, K2-18b gezegeninin hayatla dolu derin, küresel bir okyanusa sahip bir deniz dünyası olabileceğini bildirdi.
Bununla birlikte, bir çalışma şimdi K2-18B gibi sub-neptunes’in suyun egemen olduğu dünyalar olması pek olası olmadığını ve koşulların yaşamdan çok uzak olduğunu göstermektedir.
“Gezegenlerdeki su daha önce inanılandan çok daha sınırlıdır.”
İş içinde görünür Astrofizik dergi mektupları.
Çalışma, Heidelberg’deki Max Planck Astronomi Enstitüsü ve Los Angeles’taki California Üniversitesi’nden araştırmacılarla işbirliği içinde Eth Zürih liderliğinde gerçekleştirildi. K2-18B, Dünya’dan daha büyük ancak Neptün’den daha küçüktür ve güneş sistemimizde bulunmayan bir gezegen sınıfına yerleştirir. Bununla birlikte, gözlemler uzayda yaygın olduklarını göstermektedir. Bu alt-neptünlerin bazıları muhtemelen merkezi yıldızlarından uzakta, suyun buza donduğu ve daha sonra içe doğru göç ettiği kar hattının ötesinde oluşuyordu.
Şimdiye kadar, bu gezegenlerin bazılarının oluşumları sırasında özellikle büyük miktarda su biriktirebildiği ve şimdi hidrojen açısından zengin bir atmosferin altındaki derin, küresel okyanusları barındırabildiği varsayılmıştı. Uzmanlar bunları hycean gezegenler olarak adlandırıyor: “hidrojen” ve “okyanus” kombinasyonu.
Kimyada Faktoring
Dorn, “Hesaplamalarımız bu senaryonun mümkün olmadığını gösteriyor” diyor. Bunun nedeni, önceki çalışmaların temel bir kırılganlığının, atmosfer ve gezegenin içi arasındaki herhangi bir kimyasal bağlantıyı görmezden gelmeleridir. Dorn’un ekibi araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı Aaron Werlen, “Şimdi gezegenin iç ve atmosferi arasındaki etkileşimleri hesaba kattık.”
Araştırmacılar, oluşumlarının erken bir aşamasında, alt-neptunların derin, sıcak bir magma okyanusu ile kaplandıkları bir aşamadan geçtiğini varsayıyorlar. Bir hidrojen gazı kabuğu, bu fazın milyonlarca yıl sürdürülmesini sağladı.
Werlen, “Çalışmamızda, magma okyanuslar ve atmosferler arasındaki kimyasal etkileşimlerin genç subneptün dış gezegenlerinin su içeriğini nasıl etkilediğini araştırdık” diyor.
Bunu yapmak için araştırmacılar, belirli bir süre boyunca gezegensel evrimi tanımlayan mevcut bir model kullandılar. Bunu, atmosferdeki gaz ile magmadaki metaller ve silikatlar arasında meydana gelen kimyasal işlemleri hesaplayan yeni bir modelle birleştirdiler.
İç mekana kayboluyor
Araştırmacılar, toplam 248 model gezegen için 26 farklı bileşenin kimyasal denge durumunu hesapladılar. Bilgisayar simülasyonları, kimyasal işlemlerin çoğunu yok ettiğini gösterdi2O Su molekülleri. Hidrojen (H) ve oksijen (O) kendilerini metalik bileşiklere tutturur ve bunlar büyük ölçüde gezegenin çekirdeğine kaybolur.
Bu tür hesaplamaların doğruluğunun bazı sınırlamaları olmasına rağmen, araştırmacılar sonuçlar tarafından ikna edilmektedir.
Werlen, “Büyük eğilimlere odaklanıyoruz ve simülasyonlarda gezegenlerin başlangıçta biriktiklerinden çok daha az suya sahip olduklarını açıkça görebiliyoruz.” “Aslında yüzeyde kalan su2O en fazla yüzde birkaç ile sınırlıdır. “
Daha önceki bir yayında, Dorn’un grubu zaten bir gezegenin suyunun çoğunun iç mekanda nasıl gizlendiğini gösterebildi.
“Bu çalışmada, bu sub-neptünlerde toplamda ne kadar su olduğunu analiz ettik,” diye açıklıyor araştırmacıya göre, “hesaplamalara göre, daha önce düşünüldüğü gibi, suyun kütlesinin yaklaşık% 50’sini oluşturduğu büyük su katmanlarına sahip uzak dünyalar yok.
Bu, dünya dışı yaşam arayışını umduğundan daha zor hale getirir. Yüzeyde yeterli sıvı su bulunan hayata elverişli koşullar, muhtemelen sadece James Webb uzay teleskopundan daha güçlü gözlemevleri ile gözlemlenebilecek olan daha küçük gezegenlerde mevcuttur.
Dünya özel bir durum değil
Dorn, en uzak gezegenlerin gezegenimize benzer su içeriğine sahip olduğunu gösteren yeni hesaplamalar ışığında dünyanın rolünü özellikle heyecan verici buluyor.
“Dünya düşündüğümüz kadar olağanüstü olmayabilir. Çalışmamızda en azından tipik bir gezegen gibi görünüyor” diyor.
Araştırmacılar da görünüşte paradoksal bir farktan şaşırdılar: su açısından zengin atmosferlere sahip gezegenler, kar hattının ötesinde en çok buzu biriktirenler değil, kar hattında oluşan gezegenler. Bu gezegenlerde, su buz kristallerinden gelmedi, ancak gezegensel atmosferdeki hidrojen, m magma okyanusundaki silikatlardan oksijen ile reaksiyona girdiğinde kimyasal olarak üretildi.2O Moleküller.
Werlen, “Bu bulgular, buz açısından zengin oluşum ve su açısından zengin atmosferler arasındaki klasik bağlantıya meydan okuyor. Bunun yerine, magma okyanusu ve atmosfer arasındaki dengenin gezegensel kompozisyonu şekillendirmedeki baskın rolünü vurguluyorlar.”
Bunun, gezegensel oluşum teorileri ve James Webb teleskop çağında dış gezegen atmosferlerin yorumlanması için geniş kapsamlı etkileri olacaktır.
