Το νερό είναι κοινό, αλλά σπάνιο στους εξωπλανήτες!

Η έρευνα για τις ατμοσφαιρική σύνθεση των εξωπλανητών μέχρι σήμερα, έχει προσφέρει γνώσεις για τον σχηματισμού τους και την αναζήτηση νερού στο ηλιακό σύστημα και πέρα από αυτό.

Μια ομάδα ερευνητών, υπό την ηγεσία του Πανεπιστημίου του Cambridge, χρησιμοποίησε ατμοσφαιρικά δεδομένα 19 εξωπλανητών για να προσδιορίσει τις χημικές και θερμικές ιδιότητές τους.

Οι εξωπλανήτες αυτοί, καλύπτουν ένα μεγάλο εύρος μεγέθους - από τους «mini-Neptunes» σχεδόν 10 φορές την μάζα της Γης έως τους «super-Jupiters» με πάνω από 600 μάζες της Γης - και με θερμοκρασίες, από περίπου 20 C έως πάνω από 2000 C. Όπως και στους γιγαντιαίους πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα, οι ατμόσφαιρές τους είναι πλούσιες σε υδρογόνο, αλλά περιστρέφονται γύρω από διαφορετικούς τύπους αστεριών.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ενώ οι υδρατμοί είναι συνηθισμένοι στις ατμόσφαιρες πολλών εξωπλανητών, η ποσότητά τους ήταν εκπληκτικά χαμηλότερη από το αναμενόμενο, ενώ τα ποσοστά άλλων στοιχείων που βρέθηκαν σε ορισμένους πλανήτες ήταν σύμφωνα με τις προσδοκίες. Τα αποτελέσματα, τα οποία αποτελούν μέρος ενός πενταετούς ερευνητικού προγράμματος για τις χημικές συνθέσεις πλανητικών ατμοσφαιρών έξω από το ηλιακό μας σύστημα, αναφέρονται στο Astrophysical Journal Letters.

«Βλέπουμε πόσο διαφορετικές μπορούν να είναι οι χημικές συνθέσεις των εξωγήινων κόσμων», δήλωσε ο επικεφαλής της έρευνας Δρ. Nikku Madhusudhan από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Cambridge, ο οποίος μέτρησε τα χαμηλά ποσοστά υδρατμών σε γιγάντιους εξωπλανήτες και πριν από πέντε χρόνια.

Στο ηλιακό μας σύστημα, η αναλογία άνθρακα σε σχέση με το υδρογόνο στις ατμόσφαιρες των γιγάντιων πλανητών είναι σημαντικά υψηλότερη από ότι σε εκείνη του ήλιου. Αυτή η αφθονία πιστεύεται ότι είχε αρχίσει όταν σχηματίστηκαν οι πλανήτες και μεγάλες ποσότητες πάγου, πετρωμάτων και άλλων σωματιδίων εισήχθησαν στον πλανήτη σε μια διαδικασία που ονομάζεται προσαύξηση.

Οι αφθονίες άλλων στοιχείων είχε προβλεφθεί ότι θα είναι παρόμοια υψηλές στις ατμόσφαιρες των γιγαντιαίων εξωπλανήτων - ειδικά του οξυγόνου, το οποίο είναι το πιο άφθονο στοιχείο του σύμπαντος μετά από το υδρογόνο και το ήλιο. Αυτό σήμαινε ότι το νερό, ένας βασικός φορέας οξυγόνου, αναμενόταν επίσης να είναι άφθονο σε τέτοιες ατμόσφαιρες.

Η ομάδα ανέφερε την ύπαρξη υδρατμών σε 14 από τους 19 πλανήτες και νατρίου και καλίου σε έξι πλανήτες. Τα αποτελέσματα όμως υποδηλώνουν και την απουσία σημαντικών ποσοτήτων οξυγόνου σε σχέση με άλλα στοιχεία και παρέχουν ενδείξεις για το ότι αυτοί οι εξωπλανήτες μπορεί να έχουν σχηματιστεί χωρίς σημαντική προσαύξηση πάγου.

«Είναι απίστευτο να βλέπουμε τόσο χαμηλές ποσότητες νερού στις ατμόσφαιρες ενός ευρέως φάσματος πλανητών σε τροχιά γύρω από μια ποικιλία αστέρων», δήλωσε ο Madhusudhan.

«Η μέτρηση των ποσοστών των χημικών ουσιών σε εξωπλανητικές ατμόσφαιρες είναι κάτι εξαιρετικό, δεδομένου ότι ακόμα δεν έχουμε κάνει το ίδιο για τους γιγαντιαίους πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα, συμπεριλαμβανομένου του Δία», δήλωσε η Luis Welbanks, της μελέτης και Ph.D. φοιτήτρια στο Ινστιτούτο Αστρονομίας.
Διάφορες προσπάθειες για τη μέτρηση του νερού στην ατμόσφαιρα του Δία, συμπεριλαμβανομένης της τρέχουσας αποστολής Juno της NASA, αποδείχθηκαν πολύ δύσκολες. «Δεδομένου ότι ο Δίας είναι τόσο κρύος, κάθε υδρατμός στην ατμόσφαιρά του θα έχει συμπυκνωθεί, καθιστώντας δύσκολη τη μέτρηση», δήλωσε η Welbanks. «Αν το νερό στον Δία βρεθεί σε αφθονία όπως προβλέπουν οι θεωρίες, αυτό θα σήμαινε ότι σχηματίστηκε με διαφορετικό τρόπο από τους εξωπλανήτες που εξετάσαμε στην παρούσα μελέτη».

«Ανυπομονούμε να αυξήσουμε το μέγεθος του δείγματος των πλανητών σε μελλοντικές μελέτες», δήλωσε ο Madhusudhan.

Πάντως αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι διαφορετικά χημικά στοιχεία δεν μπορούν πλέον να θεωρηθούν ότι είναι εξίσου άφθονα σε πλανητικές ατμόσφαιρες, όπως υποστηρίζουν πολλά θεωρητικά μοντέλα.

«Δεδομένου ότι το νερό αποτελεί βασικό συστατικό της ζωής στη Γη, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πόσο νερό μπορεί να βρεθεί σε πλανητικά συστήματα πέρα από τα δικά μας», δήλωσε ο Madhusudhan.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2019-12-commonyet-scarcein-exoplanets.html

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: NASA/Goddard/S. Wiessinger (CC BY 2.0)

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ:

WarmJupiter! Ένας νέος «ζεστός Δίας» ανακαλύφθηκε!

Γιγαντιαίοςπλανήτης εξαερώνεται, γύρω από λευκό νάνο!