Вода поширена в екзопланетах, але не достатньо

Найбільш обширне на сьогоднішній день дослідження хімічного складу екзопланет виявило тенденції, які кидають виклик сучасним теоріям формування планет і є важливими для пошуку води у Сонячній системі та за її межами.

Команда дослідників, очолювана Кембриджським університетом, використовувала атмосферні дані з 19 екзопланет для отримання детальних вимірювань їх хімічних та теплових властивостей, йдеться в прес-релізі вказаного вишу.

Екзопланети в дослідженні охоплюють великий діапазон розмірів - від «міні-Нептунів» з майже 10 масами Землі до «супер-Юпітерів» у понад 600 мас Землі - і температур, від майже 20 °С до 2000 °С. Як і планети-гіганти в нашій Сонячній системі, їх атмосфера багата воднем, але вони обертаються навколо різних типів зірок.

Дослідники виявили, що хоча водяна пара поширена в атмосферах багатьох екзопланет, її кількість була напрочуд меншою, ніж очікувалося, тоді як кількість інших елементів, виявлених на деяких планетах, відповідала очікуванням. Результати, які є частиною п'ятирічної програми досліджень хімічного складу атмосфер планет за межами нашої Сонячної системи, були опубліковані у «The Astrophysical Journal Letters».

«Ми бачимо перші ознаки хімічних структур в позаземних світах, і ми бачимо, наскільки різноманітними вони можуть бути за хімічним складом», - сказав керівник проекту, доктор Нікку Мадхусудхан з Інституту астрономії в Кембриджі, який вперше виміряв низьку кількість водяної пари на гігантських екзопланетах п'ять років тому.

У нашій Сонячній системі, в атмосферах планет-гігантів кількість вуглецю відносно водню значно більша, ніж у Сонця. Вважається, що цей «надсонячний» достаток виник під час формування планет, і велика кількість льоду, каменів та інших частинок були занесені на планети в процесі, званому акрецією.

Передбачалося, що склад інших елементів в атмосферах гігантських екзопланет буде таким же високим - особливо кисню, найпоширенішого елементу у Всесвіті після водню та гелію. Це означає, що вода, яка є домінуючим носієм кисню, також, як очікувалося, буде у достатку в таких атмосферах.

Дослідники використовували обширні спектроскопічні дані з космічних та наземних телескопів, включаючи космічні телескопи Хаббла та Спітцера, Дуже великий телескоп в Чилі та телескоп Gran Telescopio Canarias в Іспанії. Спектр доступних спостережень, поряд з детальними обчислювальними моделями, статистичними методами та атомними властивостями натрію та калію, дозволили дослідникам оцінити хімічний склад в атмосферах екзопланет по всій вибірці.

Новини за подібною темою:

		"Габбл" і "Нові горизонти" одночасно націлилися на Уран для подальшого вивчення екзопланет
		Вчені відкрили планету, що обертається навколо найближчої до нашого Сонця поодинокої зорі
		"Вебб" виявив на "пухкій" екзопланеті несподівану асиметрію її атмосфери

Команда вчених повідомила про кількість водяної пари на 14 з 19 планет, а також про кількість натрію та калію на шести планетах. Їх результати говорять про виснаження кисню відносно інших елементів і дають хімічні підказки про те, як ці екзопланети могли утворитися без істотної акреції льодом.

«Неймовірно бачити таку низьку кількість води в атмосферах широкого кола планет, що обертаються навколо різних зірок», - відмітив Мадхусудхан.

«Вимірювання кількості цих хімічних елементів в екзопланетних атмосферах - щось надзвичайне, враховуючи, що ми ще не змогли зробити те саме для планет-гігантів у нашій Сонячній системі, включаючи Юпітер, нашого найближчого сусіду серед газових гігантів», - зазначив провідний автор Луїс Уелбенкс, аспірант Інституту астрономії.

Різноманітні зусилля з вимірювання води в атмосфері Юпітера, включаючи нинішню місію НАСА «Юнона», виявилися складними. «Оскільки Юпітер настільки холодний, що будь-яка водяна пара в його атмосфері конденсується, це ускладнює її вимірювання, - каже Уелбенкс. - Якщо б кількість води на Юпітері виявилася у достатку, як було передбачено, це означало б, що він сформувався по-іншому ніж екзопланети, на які ми дивилися в поточному дослідженні.»

«Ми сподіваємося на збільшення нашої вибірки планет у  наступних дослідженнях, - каже Мадхусудхан. – Неминуче, ми очікуємо знайти значення, що різко відхиляються від поточних тенденцій, а також вимірювання інших хімічних речовин.»

Ці результати показують, що не можна більше вважати, що різні хімічні елементи однаково в достатку в атмосферах планет, що ставить під сумнів деякі теоретичні моделі.

«Враховуючи, що вода є ключовим компонентом нашого поняття про існування життя на Землі, важливо знати, скільки води можна знайти в планетарних системах поза нашою», - сказав Мадхусудхан.

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Екзопланети