Под атмосферами суб-нептунов могут скрываться огромные запасы воды

Планетологи из Чикагского университета обнаружили, что самые распространенные во Вселенной планеты, субнептуны, могут содержать гораздо больше воды, чем показывают их атмосферы. Огромные запасы воды скрываются глубоко в недрах этих миров, где их не могут засечь даже самые мощные телескопы, включая космический телескоп Джеймс Уэбб. Результаты этого исследования были официально опубликованы в научном журнале The Astrophysical Journal.

Большинство звезд, которые вы видите в ночном небе, вероятно, окружены планетами. И самыми частыми являются не такие, как наша Земля, и не такие, как огромный Юпитер. Это загадочные миры, которые ученые называют мини-нептунами или суб-нептунами. Они меньше Нептуна, но больше Земли, и их главная странность в том, что в нашей Солнечной системе таких планет просто нет. Поэтому астрономам приходится буквально дорисовывать их облик в воображении, опираясь на скудные данные, которые удается собрать с огромных расстояний.

Главная трудность в изучении этих далеких миров заключается в том, что мы не можем увидеть их напрямую. Свет от родительской звезды намного ярче, и он словно засвечивает крошечную планету на своем фоне. Единственный способ «пощупать» атмосферу такой планеты это дождаться момента, когда планета пройдет прямо перед своей звездой.

В этот момент часть звездного света проникает сквозь газовую оболочку планеты, и, анализируя этот свет с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб, ученые могут узнать, из чего состоит атмосфера. До недавнего времени исследователи были уверены, что на теплых суб-нептунах газы и вода должны быть перемешаны так же равномерно, как ингредиенты в хорошо взболтанном коктейле. Это означало, что, изучив верхние слои атмосферы, можно довольно точно судить о том, что творится глубоко внутри.

Однако команда из Чикагского университета решила проверить это предположение и пришла к неожиданным выводам. Они использовали планету TOI-270 d в созвездии Живописца в качестве примера для своих сложных компьютерных моделей. Телескоп Джеймс Уэбб уже показал, что в ее атмосфере много водорода, метана и углекислого газа, что, по всем расчетам, должно было сопутствовать огромному количеству водяного пара.

Но вода удивительное вещество. В зависимости от давления и температуры она может быть льдом, паром, жидкостью или даже переходить в странное сверхкритическое состояние. Ученые обнаружили, что в богатой водой атмосфере при высоком давлении тяжелая вода попросту тонет в более легком водороде и уходит вниз, в глубокие слои планеты. Там она становится недоступной для телескопов, которые видят только то, что находится на поверхности.

Получается, что мы видим лишь верхушку айсберга, а в реальности глубоко под облаками могут скрываться океанические запасы воды, которые телескопы просто не в состоянии зафиксировать. Сейчас ученые признают, что их модели находятся в «серой зоне»: они не могут ни подтвердить, ни опровергнуть, относится ли планета TOI-270 d к категории водных миров.

Этот результат стал серьезным вызовом для устоявшейся парадигмы, согласно которой по атмосфере теплых планет можно судить об их недрах. Исследование показало, что для правильной интерпретации данных с мощных обсерваторий нужны более тонкие и сложные инструменты анализа.

В итоге, хотя такие планеты, как TOI-270 d, вряд ли станут для нас новым домом — вода там находится под чудовищным давлением и при огромных температурах, эта работа меняет наши представления о том, как устроены суб-нептуны. Она показывает, что вода, этот ключевой ингредиент жизни в известном нам виде, может быть гораздо более распространенным явлением, чем мы думали.

Ученым предстоит пересмотреть подходы к изучению экзопланет и разработать новые методы поиска скрытой воды. Исследование подчеркивает, что космос полон сюрпризов, и то, что мы видим, далеко не всегда отражает истинную природу вещей, особенно когда речь идет о таких далеких и сложных мирах, как суб-нептуны.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях