Bild https://news.ucsc.edu/
Exoplaneter av det slag som kallas sub-Neptunus
tenderar att befinna sig mycket närmare sin sol än jorden är till vår sol och
tros ha atmosfärer av ånga över lager av en exotisk fas av vatten som varken
beter sig som gas eller vätska. (Bild av Artem Aguichi
Nu har astrobiologer och astronomer vid University
of California, Santa Cruz, utvecklat ett mer exakt sätt att förstå dessa ångvärldars sammansättning och i slutändan hur de en gång har bildats De vanligaste planeterna därute
sär de så kallade sub-neptunus som befinner sig i bana mycket nära sin sol dock finns ingen i vårt solsystem.
– När vi
förstår hur de vanligaste planeterna i universum bildas kan vi skifta fokus
till mindre vanliga exoplaneter de som faktiskt skulle kunna ha livsformer, beskriver
Artem Aguichine, postdoktor vid UC Santa Cruz och ansvarig för utvecklingen av
den nya modellen.
Isiga månar är små, kondenserade kroppar med
skiktade strukturer med ytor av is över hav med flytande vatten. Sub-Neptunus är
mycket annorlunda. De är mycket mer massiva 10 till 100 % större än ishöljda månar och
de kretsar mycket närmare sina stjärnor. De har inte isiga ytor och
flytande hav som ex månarna Europa eller Enceladus. Istället utvecklar sub-neptunus kraftiga ångatmosfärer och lager av "superkritiskt vatten".
Denna exotiska, superkritiska fas av vatten har
återskapats och studerats i laboratorier på jorden och uppvisar ett beteende
som är mycket mer komplext än vanligt flytande vatten eller is vilket gör det
svårt att modellera det exakt. Vissa modeller visar till och med att vatten
under extrema tryck- och temperaturförhållanden inuti sub-Neptunus kan omvandlas till "superjonisk is", en fas där vattenmolekyler
omorganiseras så att vätejoner rör sig fritt genom ett syregitter.
Denna fas har konstruerats i laboratoriet och tros även existera i det djupa inre av Uranus, Neptunus och eventuellt även sub-Neptunusplaneter.
Så för att modellera sub-Neptunus måste forskare förstå hur vatten beter sig
som ren ånga, som superkritisk vätska och i extrema tillstånd som superjonisk
is. Teamets modell tar hänsyn till experimentella data om vattnets fysik under
extrema förhållanden och utvecklar den teoretiska modellering som krävs.
– Planeternas inre är naturliga
"laboratorier" för att studera förhållanden som är svåra att
reproducera i ett universitetslaboratorium på jorden. Det vi lär oss kan ha
oförutsedda tillämpningar som vi inte ens har tänkt på. Vattenvärldarna är
särskilt exotiska i den bemärkelsen", förklarar Batalha. I framtiden kan vi
komma att upptäcka att en delmängd av dessa vattenvärldar representerar nya
nischer för liv i galaxen, beskriver han.
Genom att modellera fördelningen av vatten i dessa
vanliga sup-neptusplaneter kan forskare spåra hur vatten ett av universums vanligaste molekyler rör sig under bildandet av planetsystem.
Aguichine beskriver att vatten har en rad fascinerande egenskaper:
Det är både en kemisk syra och bas som deltar i den
kemiska balansen
Det är bra på att lösa upp salter, sockerarter och
aminosyror
Det skapar vätebindningar vilket ger vatten en högre viskositet, en högre kokpunkt, en större kapacitet att lagra värme mm.
Studien beskrivs i en artikel av Artem Aguichine publicerad den 24 juli i The Astrophysical Journal medförfattare är professor Natalie Batalha, chef för UC Santa Cruz astrobiologiinitiativ, tillsammans med professor Jonathan Fortney, ordförande för universitetets avdelning för astronomi och astrofysik.
