Alates esimese eksoplaneedi kinnitamisest 1992. aastal on astronoomid leidnud meie Päikesesüsteemist tuhandeid maailmu. Kuna kogu aeg juhtub üha rohkem avastusi, on eksoplaneedi uurimise fookus hakanud tasapisi nihkuma eksoplaneedi avastamisest eksoplaneedi iseloomustamiseks. Põhimõtteliselt otsivad teadlased nüüd eksoplaneetide koostist, et teha kindlaks, kas nad võiksid elu toetada või mitte.
Selle protsessi põhiosa on välja selgitada, kui palju vett eksoplaneetidel on, mis on eluks hädavajalik, nagu me seda tunneme. Hiljutisel teaduskonverentsil esitles teadlaste meeskond uusi uuringuid, mis näitasid, et vesi on tõenäoliselt nende eksoplaneetide põhikomponent, mis on Maa kaks kuni neli korda suuremad. Need leiud avaldavad tõsist mõju meie päikesesüsteemist kaugema elu otsimisele.
Uurimistöö oli ettekanne pealkirjaga „Planeedi suuruse jaotuse kasvumudeli tõlgendus“, mis toimus Bostonis 2018. aasta Goldschmidti konverentsil. Istungjärgul pealkirjaga “Kuumadelt eksoplaneetidelt äärmise atmosfääri põgenemise roll” tutvustas meeskond leide, mis osutasid, et veemaailmad võivad olla tavalisemad, kui seni arvati.
Need leiud põhinesid Euroopa Keskkonnaagentuuri andmetel Kepleri kosmoseteleskoop ja Gaia missiooni, mida analüüsis rahvusvaheline teadlaste meeskond eesotsas Harvardi ülikooli Maa ja planeediteaduste osakonna teadlase dr Li Zengiga. Nagu nad märkisid, Kepler missioon on täpselt mõõtnud üle 4000 eksoplaneedi kandidaadi raadiused koos nende orbitaalperioodide ja muude parameetritega.
Need eksoplaneedi kandidaadid võib jagada kahte suuruskategooriasse: need, mille Maa raadius on 1,5 korda suurem, ja need, mille keskmine raadius on umbes 2,5. Kombineerituna massi ja raadiuse hiljutiste mõõtmistega Gaia Misjoniks, suutis meeskond välja töötada nende planeetide sisemise struktuuri mudeli. Kui arvatakse, et esimesse kategooriasse kuuluvad planeedid on kivised, siis tavaliselt arvatakse, et viimased ulatuvad supermaast kuni Neptuuni suurusega gaasihiiglasteni.
Li ja tema kolleegide väljatöötatud mudeli järgi võivad paljud kinnitatud eksoplaneedid, mis on Maa kaks kuni neli korda suuremad, tegelikult siiski veemaailmad. Neil planeetidel koosneb umbes 50% massist vesi, samal ajal kui vesi moodustab vaid 0,2% Maa massist. Nagu dr Zeng esitluse käigus selgitas:
„See oli tohutu üllatus, kui mõistsin, et veemaailma peab olema nii palju ... Oleme vaadelnud, kuidas mass raadiusega seostub, ja oleme välja töötanud mudeli, mis võiks seost selgitada. Mudel näitab, et need eksoplaneedid, mille raadius on umbes x1,5 maaraadiust, on tavaliselt kivised planeedid (tavaliselt on Maa mass x5), samas kui need, mille raadius on x2,5 Maaraadius (massiga umbes x10 Maa oma) on tõenäoliselt veemaailmad ”.
Kui aga arvestada nende planeetide orbitaalomadustega (s.o kui lähedalt nad orbiidile vastavate tähtedega lähevad), hakkab tekkima väga huvitav pilt. Nagu Li selgitas, pole need “veemaailmad” mitte niivõrd kivised planeedid, mida katavad sügavad ookeanid, vaid täiesti uut tüüpi planeedid, millele Päikesesüsteemis vastavat pole.
“See on vesi, kuid mitte nii levinud nagu siin Maa peal. Nende pinnatemperatuur peaks olema vahemikus 200 kuni 500 kraadi, ”ütles ta. Nende pinda võib varjutada veeaurul valitsevas keskkonnas, mille all on vedel veekiht. Sügavamale liikudes võib eeldada, et see vesi muundub enne tahke kivise tuuma jõudmist kõrgsurvejääks. Mudeli ilu seisneb selles, et see selgitab, kuidas kompositsioon on seotud nende planeetide teadaolevate faktidega. ”
Võib-olla veelgi üllatavam oli see, kui tavalised need planeedid näivad olevat. Nende uuringu kohaselt väitsid Li ja tema kolleegid, et umbes 35% kõigist teadaolevatest eksoplaneetidest, mis on Maast suuremad, peaks olema veerikas. Veelgi enam, nad loodavad, et nad moodustusid tõenäoliselt viisil, mis sarnaneb sellega, kuidas arvatakse olevat moodustunud gaasihiiglaste tuumad - kivine südamik, mis on ümbritsetud surve all tahkestunud lenduva materjali kihtidega.
Loomulikult on sellel avastusel märkimisväärne mõju meie päikesesüsteemist kaugema elu otsimisele. Siiani on teadlastele ette tulnud mõte, et vesi on eluks hädavajalik, nagu me seda teame. Kuid kui see uuring on õige, siis näib, et vesi on eksoplaneetide planeedil palju rikkalikum kui varem, ja see võib olla meie elu takistav tegur.
Kui tõepoolest koosnevad veemaailmad kuumast, auravast keskkonnast ja tihedatest jääkihtidest, mis asuvad nende tuumadele lähemal, siis oleks neil maailmadel keeruline elu tekkida. Põhimõtteliselt muudaks äärmuslik kuumus ja juurdepääsu puudumine piisavale päikesevalgusele, hüdrotermilisele aktiivsusele ja maamassidele üsna vaenuliku keskkonna. Sellegipoolest pakub uuring eksoplaneetide iseloomustamiseks ja seal toimuva vaatamiseks huvitavaid võimalusi.
Tulevikku vaadates loodavad Li ja tema kolleegid, et äsja turule tulnud Exoplaneti uuringu satelliidi transiit (TESS) leiab neist veemaailmadest palju rohkem. Sellele järgnevad seejärel maapealsed teleskoobid - ja peagi käivituvad James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) - see pakub spektroskoopilisi mõõtmisi, mis aitavad teadlastel nende planeetide koostist ja atmosfääri iseloomustada.
Nagu ütles Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) planeediteaduse professor ja TESS-i missiooni teadusdirektori asetäitja professor Sara Seager:
On hämmastav mõelda, et mõistatuslikud keskmise suurusega eksoplaneedid võivad olla veemaailmad, kus on tohutult vett. Loodetavasti saavad atmosfäärivaatlused tulevikus - paksu auru atmosfääri abil - uusi järeldusi toetada või ümber lükata. ”
Vahepeal on seal veel palju kiviseid maailmu, mida on vaja elumärkide uurimiseks!
