Missä ovat vesimaailmat? Uusi työkalu selvittää
Taiteilijan käsitys eräästä tyypistäsub-Neptunuseksoplaneetta (vesimaailma, tässä tapauksessa nimeltään aHyceanmaailman). Tällaisissa maailmoissa voi olla maailmanlaajuisia valtameriä ja vetyatmosfäärejä. Kuva Amanda Smithin kautta/Cambridgen yliopisto.
Vesimaailmat? Tai paksu tunnelma?
Vesi on yleistä aurinkokunnassamme. Löydämme sen sekä nestemäisessä että jään muodossa, maan päällä jamuut planeetat. Ja vesi on avain elämään sellaisena kuin me sen tunnemme. Entä kaukaisissa aurinkokunnissa? Kuinka montaeksoplaneetat- maailmat kiertävät kaukaisia tähtiä - onko vettä? Onko vesi eksoplaneetoilla yleistä tai harvinaista? Emme vielä tiedä, osittain siksi, että on ollut vaikea erottaa valtameren planeetta ja paksu vetyilmakehä. Nyt tutkimuksessa, jota kutsutaan amahdollinen läpimurto, tutkijaryhmä on keksinyt tavan testata vettäsub-Neptunuksen eksoplaneetat, mukaan lukien jotkut suuremmistasupermaat.
Tutkimus on hyväksytty julkaistavaksivertaisarvioitu Astrophysical Journal Letters. Se voi olla tällä hetkellälukea esipainatusmuodossaarXivissa. Uusi tutkimus tulee Caltechilta, MIT: ltä ja muilta instituutioilta. Planeettojen tutkijaRenyu HuNASA: n suihkumoottorilaboratoriossa on johtava kirjoittaja. Hu kertoi ForVM: lle sähköpostissa:
[Meidän] paperimme käsittelee enimmäkseen planeettoja, joiden säde on 1,7-3,5. Exoplanet -kyselystäKeplerja monet seurantahavainnot, tiedämme nyt, että maapallon säteet 1,7-3,5 muodostavat eri planeetan populaation kuin<1.7-Earth-radii planets.
Uutiset Hu: sta ja tiimin uudesta tietokonemallista, joka on suunniteltu paljastamaan vesimaailmat Neptunuksen sub-planeetoilla, esiteltiin myösartiklasisäänKäänteinen1. syyskuuta 2021.
Terminologia voi olla hämmentävää täällä. Siellä onpäällekkäintermien super-Earth, Sub-Neptune ja mini-Neptune välillä. Super-Mailla on alempi yläraja kuin mini-Neptunesilla, mutta ne ovat edelleen maan ja Neptunuksen välillä kooltaan ja massaltaan. Kun kuulet super-maan, ajattelesuuri, kivinen maailma. Vähän kuin Maa steroideilla. Suuren kivisen supermaan pinnalla voi olla valtameriä.
Kun kuulet sub-Neptunuksen tai mini-Neptunuksen, ajattele enemmän planeettoja, joilla onpaksu tai ohut kaasumainen ilmakehä, valmistettu pääasiassa vedystä. Ja ajattelemahdolliset valtameret, jopa maailman valtameret.
Ohuiden ja paksujen ilmakehien vertailu mini-Neptunesissa. Kaasujen ja kemian vaihtelut voivat merkitä eroa sen välillä, pystyvätkö ne tukemaan merta vai eivät. Kuva kauttaRenyu Hu et ai.
Valtameret Neptunuksen alaosassa
Subneptunit ovat paljon suurempia ja massiivisempia kuin Maa. Osa-Neptunuksella voi olla pienempi säde kuin Neptunuksella, mutta suurempi massa. Tai sillä voi olla pienempi massa kuin Neptunuksella, mutta suurempi säde… jolloin sitä voitaisiin kutsua asuper-puff. Näet, että luonto ei ole tehnyt eksoplaneettojen luokittelusta helppoa. Joka tapauksessa omassa aurinkokunnassamme ei ole osa-Neptunuksia (elleiPlaneetta yhdeksänosoittautuu yhdeksi). Muttasub-Neptunes ja mini-Neptunesovat yleisimpiä planeetatyyppejä, joita on löydetty galaksistamme. Kuinka voimme selvittää, onko niiden pinnalla, jopa valtamerissä, vettä, eikä vain paksua ilmakehää? Tämä on tärkeä kysymys, jos haluamme tietää, voivatko nämä maailmat - jotka muodostavat suuren osan tunnetuista eksoplaneetoista - olla asumiskelpoisia.
Käyttämällä uutta tietokonemalliaan Hu ja hänen tiiminsä havaitsivat, että noin 10–20 prosentilla osa-Neptunuksista voisi olla valtameriä ja mahdollisesti asuttavaa. Koska niitä on arvioitu olevanmiljardejayksin näistä planeetoistamme galaksissamme, se on mahdollisesti monia maailmoja ...
Mallina valtameren maailma
Joten miten tutkijat loivat työkalun sen määrittämiseksi, millä osa-Neptunuksilla saattaa olla valtameriä ja jopa asuttavaa? He loivat atietokoneen mallivaltameren peittämä planeetta, joka kiertää apunainen kääpiötähti (galaksimme yleisin tähti). He antoivat sille saman määrän säteilyä tähdestään kuin maa saa auringosta. Sitten he muokkasivat mallia ja antoivat maailmalle paksu tai ohut ilmapiiri.
Tutkijat halusivat nähdä yksityiskohtia ilmakehän kemiassa maailmojen välillä, joissa on sekä ohut että paksu ilmakehä. Paksummat ja tiheämmät ilmakehät tällaisissa maailmoissa koostuvat yleensä vedystä tai heliumista. Ohuemmat ilmakehät koostuisivat todennäköisesti enimmäkseen hiilidioksidista tai typestä.
Ilmakehät ja valtameret ovat yhteydessä toisiinsa
Maapallolla ilmakehämme ja valtamerimme ovatlinkitetty. Yhdessä he ovat vastuussa maailman säästä ja ilmastosta. Ja ei ole yllättävää, että ne liittyvät myös Neptunuksen sub-planeetoihin. Hu ja hänen tiiminsä mukaan kaukaiset eksoplaneetat - maan ja Neptunuksen välillä kooltaan ja massaltaan ja ohuemmalla hiilidioksidilla tai typellä - olisivat todennäköisimmin valtameret. Kaukana olevat eksoplaneetat, joilla on paksumpi vety- tai helium -ilmakehä, olisivat epätodennäköisempää, koska lämpötilat olisivat liian kuumia ilmakehän pohjalla valtamerien olemassaololle. Harkitse Neptunusta aurinkokunnassamme, jossa on paksu ilmapiiri;ei mertaasuu Neptunuksen pilvien alla. Hu ja hänen tiiminsä toivovat, että muut tutkijat käyttävät työstään hyppypisteenä. Kuten lehdessä esitetään:
Hiljattain löydetty ja alun perin karakterisoitu Neptunuksen alapuolisia eksoplaneettoja, jotka saavat suunnilleen Maan säteilyä, nosti mahdollisuutta löytää asumiskelpoisia planeettoja ensi vuosikymmenellä, koska jotkut näistä lauhkeista planeetoista voivat tukea nestevesiä, jos niillä ei ole suuria [ vety/helium] -kirjekuoret, eivätkä ne ole siksi liian kuumia kirjekuorien pohjassa.
Renyu Hu NASAn Jet Propulsion Laboratoryn johtamasta uudesta tutkimuksesta mini-Neptunesista. Kuva JPL: n kautta.
Hycean vesimaailmat?
Muuten, toinen äskettäinen tutkimus osoitti, että tässä keskustelussa saattaa olla kiinnostavia eksoplaneettoja, joita nyt kutsutaanHycean -planeetat. Nämä ovat minineptunteja tai supermaita, joiden halkaisija on jopa 2,6 kertaa maapallon halkaisija, jopa 200 ° C (noin 400 ° F) ja paksut vetyatmosfäärit. Joissakin tapauksissa tutkimuksen mukaan nämä planeetat voivat myös isännöidä maailmanlaajuisia valtameriä.
Tämä saattaa kuulostaa vastoin tätä uutta tutkimusta. Sanoimme juuri, että paksuissa tunnelmissa olevissa maailmoissa (kuten Neptunus) ei luultavasti ole valtameriä paksujen pilvien peittojen alla. Mutta se osoittaa luonnon hienovaraisuuden. Luonto on huomattavasti hienovaraisempi kuin mikään tietokonemalli. Hyvät tutkijat ymmärtävät tämän ja tietävät, että on olemassa lukemattomia skenaarioita, joissa suuret planeetat voivat ylläpitää tai olla ylläpitämättä valtameriä. He tietävät, että pienet muutokset massassa, lämpötilassa ja niin edelleen voivat vaikuttaa planeetan valtameri-ilmakehäjärjestelmään. Lisäksi tämä on uusi ala, joten tähtitieteilijät oppivat edelleen ja keskustelevat joistakin asioista. Kaiken kaikkiaan on paljon opittavaa siitä, millaisia tällaiset planeetat todella ovat.
Niitä on nyt4000+ tunnettua eksoplaneettaa. Milloin tiedämme, kuinka monella voi olla valtameriä? Tähtitieteilijät etsivät uusia teleskooppeja, kuten Hubblen seuraajaaJames Webbin avaruusteleskooppi, on tällä hetkellä suunniteltu käynnistettäväksi18. joulukuuta 2021. He toivovat, että Webb pystyy analysoimaan joidenkin näiden kaukana olevien maailmojen ilmakehää ja määrittämään, millä niistä on tunnelmia, jotka voisivat tukea valtameriä.
Taiteilijan käsitys mini-Neptunuksesta. Uusi tutkimus viittaa siihen, että joillakin näistä maailmoista voi olla maailmanlaajuisia valtameriä. Kuva ESA/ Hubble, M.Kornmesser/Tähtitiede.
Bottom line: Voisiko Neptunesin alapuolella olla valtameriä? Eri instituutioiden uusi tutkimus viittaa siihen, että jopa 20 prosentilla näistä maailmoista voi olla nestemäisiä vesiä ja ne voivat jopa olla asumiskelpoisia.
Lue lisää: Super-Earth, mini-Neptune tai sub-Neptune?