Galaksimizin en bol bulunan gezegen türü, ilk yıllarında magma okyanusları ile ilkel atmosferler arasındaki biçimlendirici etkileşimler nedeniyle sıvı su açısından zengin olabilir. Doğa Carnegie’den Francesca Miozzi ve Anat Shahar tarafından.
Samanyolu’nda bilinen 6.000’den fazla ötegezegenin arasında Neptün Altı olarak adlandırılanlar en yaygın olanıdır. Neptün’den daha küçük ve Dünya’dan daha büyük kütleye sahip olan bu gezegenlerin, hidrojen ağırlıklı kalın atmosfere sahip kayalık iç kısımlara sahip olduklarına inanılıyor.
Bu onları, bizimki gibi kayalık gezegenlerin nasıl bol miktarda su elde ettiğine dair fikirleri test etmek için iyi adaylar haline getiriyor; bu, Dünya’da yaşamın ortaya çıkması için kritik öneme sahipti ve gezegensel yaşanabilirliğin temel bir bileşeni olarak kabul ediliyor.
Miozzi, “Ötegezegenlerin geniş çeşitliliği hakkında hızla artan bilgimiz, kayalık gezegen oluşumu ve evriminin en erken aşamaları hakkında yeni ayrıntılar öngörmemizi sağladı.” diye açıkladı.
“Bu, gezegensel su kaynakları için yeni bir kaynağın düşünülmesine kapıyı açtı – Dünya ve gezegen bilimciler arasında uzun süredir tartışılan bir gizem – ancak bu amaç göz önünde bulundurularak tasarlanmış deneyler yoktu.”
Bu çalışma, Shahar tarafından kurulan ve yönetilen disiplinlerarası, çok kurumlu AEThER (Atmosferik Ampirik, Teorik ve Deneysel Araştırma) projesinin bir parçasıdır.
Girişim, kayalık gezegenlerin yaşamı barındırmak için uygun koşullar geliştirmesini sağlayan özellikler hakkındaki temel soruları yanıtlamak amacıyla astronomi, kozmokimya, gezegen dinamiği, petroloji, mineral fiziği ve daha fazlasını içeren çeşitli alanlardaki uzmanlığı birleştiriyor.
Çalışmaları, gezegenlerin atmosferlerine ilişkin gözlemleri, kayalık cisimlerinin evrimi ve dinamikleriyle ilişkilendirmeye odaklanıyor.
Önceki matematiksel modelleme araştırmaları, gezegen oluşumu sırasında atmosferik hidrojen ile demir içeren magma okyanusları arasındaki etkileşimlerin önemli miktarlarda su üretebileceğini göstermiştir. Ancak önerilen bu gezegensel su kaynağının kapsamlı deneysel testleri şimdiye kadar yapılmamıştı.
Miozzi ve Shahar, Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) ve UCLA’dan uluslararası bir araştırmacı ekibine liderlik ederek, erken gezegen atmosferini temsil eden hidrojen ile biçimlendirici magma okyanusunu temsil eden demir açısından zengin silika eriyiği arasındaki bu tür etkileşimlerin genç bir gezegende meydana geleceği koşulları yarattı.
Bunu, numuneleri atmosfer basıncının (60 gigapascal) yaklaşık 600.000 katına kadar sıkıştırarak ve 4.000 santigrat derecenin (7.200 Fahrenheit derece) üzerine ısıtarak başardılar.
Deneysel ortamları, kayalık bir gezegenin evrim sürecinin kritik bir aşamasını taklit ediyor. Bu tür cisimler, genç bir yıldızın doğumundan sonraki dönemde onu çevreleyen toz ve gaz diskinden oluşur. Bu malzeme birbirine çarpan, büyüyüp ısınan cisimler halinde birikerek sonunda geniş bir magma okyanusuna dönüşür.
Bu genç gezegenler genellikle kalın bir moleküler hidrojen (H) zarfıyla çevrilidir.2Magma okyanusunu soğumadan milyarlarca yıl boyunca koruyan bir “termal battaniye” görevi görebilir.
Miozzi, “Çalışmamız erken gezegen evriminden iki kritik sürecin ilk deneysel kanıtını sağladı.” dedi. “Eriyikte bol miktarda hidrojenin çözündüğünü ve moleküler hidrojen tarafından demir oksidin indirgenmesiyle önemli miktarda suyun oluşturulduğunu gösterdik.”
Birlikte ele alındığında bu bulgular, su oluşumu meydana gelirken magma okyanusunda büyük miktarda hidrojenin depolanabileceğini göstermektedir. Bunun gezegenin iç kısmının fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde önemli etkileri vardır ve aynı zamanda çekirdek gelişimi ve atmosferik kompozisyon üzerinde de potansiyel etkileri vardır.
Shahar şu sonuca varıyor: “Sıvı suyun varlığı, gezegenin yaşanabilirliği açısından kritik kabul ediliyor.” “Bu çalışma, gezegen oluşumunun doğal bir sonucu olarak büyük miktarlarda suyun oluştuğunu gösteriyor. Yaşama ev sahipliği yapabilecek uzak dünyaların araştırılmasına ilişkin düşüncelerimiz açısından ileriye doğru atılmış büyük bir adımı temsil ediyor.”
