Από τότε που επιβεβαιώθηκε ο πρώτος εξωπλανήτης το 1992, οι αστρονόμοι έχουν βρει χιλιάδες κόσμους πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Με όλο και περισσότερες ανακαλύψεις να συμβαίνουν συνεχώς, το επίκεντρο της έρευνας εξωπλανήτη έχει αρχίσει να μετατοπίζεται αργά από την ανακάλυψη εξωπλανητών σε χαρακτηρισμό εξωπλανήτη. Ουσιαστικά, οι επιστήμονες προσπαθούν τώρα να καθορίσουν τη σύνθεση των εξωπλανητών για να προσδιορίσουν εάν θα μπορούσαν να στηρίξουν τη ζωή ή όχι.
Ένα βασικό μέρος αυτής της διαδικασίας είναι να υπολογίσουμε πόσο νερό υπάρχει στους εξωπλανήτες, το οποίο είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε. Κατά τη διάρκεια ενός πρόσφατου επιστημονικού συνεδρίου, μια ομάδα επιστημόνων παρουσίασε νέα έρευνα που δείχνει ότι το νερό είναι πιθανό να είναι ένα σημαντικό συστατικό αυτών των εξωπλανητών που είναι μεταξύ δύο έως τέσσερις φορές το μέγεθος της Γης. Αυτά τα ευρήματα θα έχουν σοβαρές επιπτώσεις στην αναζήτηση ζωής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.
Η έρευνα αποτέλεσε αντικείμενο παρουσίασης με τίτλο "Growth Model Interpretation of Planet Size Distribution", η οποία πραγματοποιήθηκε στο 2018 Goldschmidt Conference στη Βοστώνη. Κατά τη διάρκεια μιας συνεδρίας με τίτλο «Ο Ρόλος της Ακραίας Ατμοσφαιρικής Διαφυγής από τους Hot Exoplanets», η ομάδα παρουσίασε ευρήματα που έδειξαν ότι οι υδάτινοι κόσμοι μπορεί να είναι πιο συνηθισμένοι από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Αυτά τα ευρήματα βασίστηκαν σε δεδομένα από το Διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler και Γαία αποστολή, η οποία αναλύθηκε από μια διεθνή ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Δρ Li Zeng - ερευνητή από το Τμήμα Γης και Πλανητικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ. Όπως ανέφεραν, το Κέπλερ Η αποστολή έχει μετρήσει με ακρίβεια τις ακτίνες περισσότερων από 4000 υποψηφίων εξωπλανήτη, μαζί με τις τροχιακές περιόδους τους και άλλες παραμέτρους.
Αυτοί οι υποψήφιοι εξωπλανήτη μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες μεγέθους: αυτές που έχουν 1,5 φορές την ακτίνα της Γης και εκείνες που έχουν μέσο όρο περίπου 2,5 ακτίνες της Γης. Συνδυάζεται με μετρήσεις μάζας και πρόσφατης ακτίνας από το Γαία αποστολή, η ομάδα μπόρεσε να αναπτύξει ένα μοντέλο εσωτερικής δομής αυτών των πλανητών. Ενώ οι πλανήτες που εμπίπτουν στην προηγούμενη κατηγορία πιστεύεται ότι είναι βραχώδεις, οι τελευταίοι πιστεύεται γενικά ότι κυμαίνονται από υπερ-Γη έως γίγαντες αερίου μεγέθους Ποσειδώνα.
Ωστόσο, σύμφωνα με το μοντέλο που αναπτύχθηκε από τον Li και τους συναδέλφους του, πολλοί από τους επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες που είναι μεταξύ δύο έως τέσσερις φορές το μέγεθος της Γης μπορεί στην πραγματικότητα να είναι υδάτινοι κόσμοι. Σε αυτούς τους πλανήτες, περίπου το 50% της μάζας αποτελείται από νερό, ενώ το νερό αποτελεί μόλις το 0,2% της μάζας της Γης. Όπως εξήγησε ο Δρ Zeng κατά τη διάρκεια της παρουσίασης:
«Ήταν μια τεράστια έκπληξη που συνειδητοποιήσαμε ότι πρέπει να υπάρχουν τόσοι υδάτινοι κόσμοι… Έχουμε εξετάσει πώς σχετίζεται η μάζα με την ακτίνα και έχουμε αναπτύξει ένα μοντέλο που θα μπορούσε να εξηγήσει τη σχέση. Το μοντέλο δείχνει ότι εκείνοι οι εξωπλανήτες που έχουν ακτίνα περίπου x1,5 Γήινη ακτίνα τείνουν να είναι βραχώδεις πλανήτες (τυπικά x5 της μάζας της Γης), ενώ αυτοί με ακτίνα x2,5 Γη ακτίνα (με μάζα περίπου x10 αυτή της Γης) είναι πιθανώς υδάτινοι κόσμοι ».
Ωστόσο, όταν κάποιος εξετάσει τα τροχιακά χαρακτηριστικά αυτών των πλανητών (δηλαδή πόσο κοντά βρίσκονται σε τροχιά με τα αντίστοιχα αστέρια τους), αρχίζει να εμφανίζεται μια πολύ ενδιαφέρουσα εικόνα. Όπως εξήγησε ο Λι, αυτοί οι «θαλάσσιοι κόσμοι» δεν είναι τόσο βραχώδεις πλανήτες που καλύπτονται σε βαθιά ωκεάνια, αλλά ένας εντελώς νέος τύπος πλανήτη για τον οποίο δεν υπάρχει ισοδύναμο στο Ηλιακό Σύστημα.
«Αυτό είναι νερό, αλλά όχι τόσο συχνά που υπάρχει εδώ στη Γη. Η επιφανειακή τους θερμοκρασία αναμένεται να κυμαίνεται από 200 έως 500 βαθμούς Κελσίου », είπε. «Η επιφάνειά τους μπορεί να τυλίγεται σε ατμόσφαιρα που κυριαρχείται από υδρατμούς, με ένα στρώμα υγρού νερού από κάτω. Προχωρώντας βαθύτερα, θα περίμενε κανείς να βρει αυτό το νερό να μετατρέπεται σε παγάκια υψηλής πίεσης προτού φτάσουμε στον συμπαγή βραχώδη πυρήνα. Η ομορφιά του μοντέλου είναι ότι εξηγεί πώς η σύνθεση σχετίζεται με τα γνωστά γεγονότα για αυτούς τους πλανήτες. "
Ίσως ακόμη πιο εκπληκτικό ήταν το πόσο συχνές είναι αυτές οι πλανήτες. Σύμφωνα με τη μελέτη τους, ο Li και οι συνάδελφοί του ανέφεραν ότι περίπου το 35% όλων των γνωστών εξωπλανητών που είναι μεγαλύτεροι από τη Γη θα πρέπει να είναι πλούσιοι σε νερό. Επιπλέον, υποθέτουν ότι πιθανότατα σχηματίστηκαν με τρόπο παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί οι πυρήνες των γιγάντων αερίου - ένας βραχώδης πυρήνας που περιβάλλεται από στρώματα πτητικών υλικών που είναι στερεά από πίεση.
Φυσικά, αυτή η ανακάλυψη έχει σημαντικές επιπτώσεις για την αναζήτηση ζωής πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα. Μέχρι τώρα, η ιδέα ότι το νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή, όπως γνωρίζουμε, ήταν ένα ξεκάθαρο συμπέρασμα για τους επιστήμονες. Αλλά εάν αυτή η μελέτη είναι σωστή, τότε φαίνεται ότι το νερό είναι πολύ πιο άφθονο στους εξωπλανήτες από ό, τι στο παρελθόν, και θα μπορούσε να αποτελέσει εμπόδιο στη ζωή όπως το γνωρίζουμε.
Εάν πράγματι οι υδάτινοι κόσμοι αποτελούνται από ζεστές, ατμόσφαιρες και πυκνά στρώματα πάγου πιο κοντά στους πυρήνες τους, τότε θα ήταν δύσκολο να αναδυθεί η ζωή σε αυτούς τους κόσμους. Βασικά, η υπερβολική ζέστη και η έλλειψη πρόσβασης σε επαρκές φως του ήλιου, υδροθερμική δραστηριότητα και μάζες εδάφους θα δημιουργούσαν ένα αρκετά εχθρικό περιβάλλον. Παρ 'όλα αυτά, η μελέτη προσφέρει μερικές ενδιαφέρουσες δυνατότητες όσον αφορά τον χαρακτηρισμό των εξωπλανητών και την παρακολούθηση του τι υπάρχει εκεί έξω.
Κοιτώντας προς το μέλλον, ο Λι και οι συνάδελφοί του είναι αισιόδοξοι ότι το νέο που κυκλοφόρησε Διαμετακόμιση δορυφόρου Exoplanet Survey (TESS) θα βρει πολλούς από αυτούς τους κόσμους του νερού. Στη συνέχεια, θα παρακολουθούνται από τηλεσκόπια επίγειου εδάφους - και θα ξεκινήσουν σύντομα Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) - που θα παρέχει φασματοσκοπικές μετρήσεις που θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να χαρακτηρίσουν τις συνθέσεις και τις ατμόσφαιρες αυτών των πλανητών.
Όπως δήλωσε η καθηγήτρια Sara Seager, καθηγήτρια της Πλανητικής Επιστήμης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) και αναπληρωτής διευθυντής της επιστημονικής αποστολής TESS,
«Είναι εκπληκτικό να πιστεύουμε ότι οι αινιγματικοί εξωπλανήτες ενδιάμεσου μεγέθους θα μπορούσαν να είναι θαλάσσιοι κόσμοι με τεράστιες ποσότητες νερού. Ας ελπίσουμε ότι οι παρατηρήσεις της ατμόσφαιρας στο μέλλον - των ατμοσφαιρικών ατμών - μπορούν να υποστηρίξουν ή να αντικρούσουν τα νέα ευρήματα. "
Εν τω μεταξύ, υπάρχουν ακόμα πολλοί βραχώδεις κόσμοι εκεί έξω για να εξερευνήσετε για σημάδια ζωής!
