Вода распространена на экзопланетах, но недостаточно

Наиболее обширное на сегодняшний день исследование химического состава экзопланет выявило тенденции, которые бросают вызов современным теориям формирования планет и важны для поиска воды в Солнечной системе и за ее пределами.

Команда исследователей, возглавляемая Кембриджским университетом, использовала атмосферные данные с 19 экзопланет для получения детальных измерений их химических и тепловых свойств, говорится в пресс-релизе указанного вуза.

Экзопланеты в исследовании охватывают большой диапазон размеров - от «мини-Нептунов» с почти 10 массами Земли до «супер-Юпитеров» в более 600 масс Земли - и температур, от почти 20 °С до 2000 °С. Как и планеты-гиганты в нашей Солнечной системе, их атмосфера богата водородом, но они вращаются вокруг различных типов звезд.

Исследователи обнаружили, что, хотя водяной пар распространен в атмосферах многих экзопланет, его количество было удивительно меньшим, чем ожидалось, тогда как количество других элементов, обнаруженных на некоторых планетах, отвечало ожиданиям. Результаты, которые являются частью пятилетней программы исследований химического состава атмосфер планет за пределами нашей Солнечной системы, были опубликованы в «The Astrophysical Journal Letters».

«Мы видим первые признаки химических структур во внеземных мирах, и мы видим, насколько разнообразными они могут быть по химическому составу», - сказал руководитель проекта, доктор Никки Мадхусудхан из Института астрономии в Кембридже, который впервые измерил низкое количество водяного пара на гигантских экзопланетах пять лет назад.

В нашей Солнечной системе, в атмосферах планет-гигантов количество углерода относительно водорода значительно больше, чем у Солнца. Считается, что это «сверхсолнечное» изобилие возникло при формировании планет, и большое количество льда, камней и других частиц были занесены на планеты в процессе, называемом аккрецией.

Предполагалось, что состав других элементов в атмосферах гигантских экзопланет будет таким же высоким - особенно кислорода, наиболее распространенного элемента во Вселенной после водорода и гелия. Это означает, что вода, которая является доминирующим носителем кислорода, также, как ожидалось, будет в достатке в таких атмосферах.

Исследователи использовали обширные спектроскопические данные с космических и наземных телескопов, включая космические телескопы Хаббла и Спитцера, Очень большой телескоп в Чили и телескоп Gran Telescopio Canarias в Испании. Спектр доступных наблюдений, наряду с подробными вычислительными моделями, статистическими методами и атомными свойствами натрия и калия, позволили исследователям оценить химический состав в атмосферах экзопланет по всей выборке.

Новости по подобной теме:

		"Хаббл" и "Новые горизонты" одновременно нацелились на Уран для дальнейшего изучения экзопланет
		Ученые открыли планету, вращающуюся вокруг ближайшей к нашему Солнцу одиночной звезды
		"Уэбб" обнаружил на "пушистой" экзопланете неожиданную асимметрию ее атмосферы

Команда ученых сообщила о количестве водяного пара на 14 из 19 планет, а также о количестве натрия и калия на шести планетах. Их результаты говорят об истощении кислорода относительно других элементов и дают химические подсказки о том, как эти экзопланеты могли образоваться без существенной аккреции льдом.

«Невероятно видеть такое низкое количество воды в атмосферах широкого круга планет, вращающихся вокруг различных звезд», - отметил Мадхусудхан.

«Измерение количества этих химических элементов в экзопланетных атмосферах - что-то чрезвычайное, учитывая, что мы еще не смогли сделать то же для планет-гигантов в нашей Солнечной системе, включая Юпитер, нашего ближайшего соседа среди газовых гигантов», - отметил ведущий автор Луис Уелбенкс, аспирант Института астрономии.

Различные усилия по измерению воды в атмосфере Юпитера, включая нынешнюю миссию НАСА «Юнона», оказались сложными. «Поскольку Юпитер настолько холодный, что любой водяной пар в его атмосфере конденсируется, это затрудняет его измерения, - говорит Уелбенкс. - Если бы количество воды на Юпитере оказалась в достатке, как было предусмотрено, это означало бы, что он сформировался по-другому, чем экзопланеты, на которые мы смотрели в текущем исследовании.»

«Мы надеемся на увеличение нашей выборки планет в последующих исследованиях, - говорит Мадхусудхан. - Неизбежно, мы ожидаем найти значение, резко отклоняющиеся от текущих тенденций, а также измерения других химических веществ.»

Эти результаты показывают, что нельзя больше считать, что различные химические элементы одинаково в изобилии в атмосферах планет, что ставит под сомнение некоторые теоретические модели.

«Учитывая, что вода является ключевым компонентом нашего понятия о существовании жизни на Земле, важно знать, сколько воды можно найти в планетарных системах вне нашей», - сказал Мадхусудхан.

Читайте еще интересные новости о космосе.

• Экзопланеты