Künstler die Darstellung einer Wasser-Welt.Bild: NASA/JPL-Caltech
Wissenschaftler haben guten Grund zu der Annahme, dass so genannte ” Wasser-Welten—Exoplaneten mit Oberflächen, die komplett von einem einzigen riesigen Ozean—sind Häufig in der Galaxis. Aber eine neue computer-simulation deutet darauf hin, dass nicht nur Wasser Welten weit verbreitet, Sie sind auch voller Wasser—und das bei verblüffenden Skalen. Stellen Sie sich Ozeane, Hunderte und sogar Tausende von Kilometern tief.
Neue Forschung veröffentlichte heute in den Verfahren der National Academy of Sciences stärkt die wachsende Fall, dass die Wasser-Welten sind ein gemeinsames Merkmal der Milchstraße. Mit Hilfe von computer-Simulationen, Harvard University Astronom Li Zeng und seinen Kollegen präsentierte neue Daten zeigen, dass sub-Neptun-großen Planeten, also Planeten, die mit Radien von etwa zwei bis vier mal die Erde, wahrscheinlich zu Wasser-Welten, und nicht gas Zwergen umgeben von dichten Atmosphären, die als konventionell angenommen.
Die Meisten Bewohnbaren Erdähnlichen Planeten, Die Möglicherweise Waterworlds
Über 70 Prozent unseres Planeten ist mit Wasser bedeckt, und wir neigen dazu zu denken, dass ist eine Menge. Eine neue Studie…
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Klar, Wasser-Welten, auch bekannt als Meer Welten, sind aber noch hypothetisch. Es sei denn, natürlich, wir gehören dem Jupitermond Europa und dem Saturnmond Enceladus, von denen beide angenommenen globalen Ozeane verpackt in einer eisigen Kruste. Planetary formation Modelle vorschlagen, Wasser-Welten sind real, aber, und wahrscheinlich sehr Häufig. Forschung ab 2017, zum Beispiel, schlug die meisten bewohnbaren erdähnlichen Planeten, die möglicherweise in der Tat Wasser-Welten.
Für die neue Studie, die Li ‘ s Team versucht zu verfeinern unseren Planeten-Bildung-Modelle noch weiter. Beobachtungen von Kepler und anderen Observatorien erlaubt haben Astronomen zu identifizieren, Tausende von Exoplaneten, von denen viele befinden sich in der Nähe Ihrer Sterne (von nah, wir reden hier von Entfernungen noch näher als Merkur unserer Sonne). Diese Daten zeigen auf zwei dominierende Typen von Exoplaneten zwischen einem und vier mal die Größe der Erde: Dichte felsigen Welten (so genannte super-Erden) oder intermediate-sized Planeten mit relativ geringen dichten. Es ist diese letztere Kategorie ist von Interesse, die in die neue Studie, die Wissenschaftler sind nicht sicher, ob diese Exoplaneten verfügen über einen felsigen Kern, umgeben von einer dichten Wasserstoff-reiche Atmosphäre (d.h. ein gas-Zwerg), oder wenn Sie eine erhebliche Menge an Wasser, entweder Eis oder einer Flüssigkeit oder einer Kombination von beiden (D. H. Wasser-Welten).
Konventionelles denken schlägt vor, Sie sind gas-Zwerge, die als Wasser-Welten kann nur über ein Planeten-system “snow line” (der Abstand vom Zentralstern, wo es kalt genug für flüchtige verbindungen zu bilden, festes Eis Körner). Der neue computer-Modelle, jedoch, vorgeschlagen, diese sub-Neptunes sollte verfügen über sehr bescheiden Atmosphären hinsichtlich der Größe sicherlich nichts auf der Skala von einem gas-Zwerg. Mittlerweile Simulationen von planetarischen Wachstum und die Entwicklung wies auf viele intermediate-sized Planeten als Wasser-Welten.
Dieser Befund wird anschließend eine weitere Stärkung aufkommende Theorie, dass der planet der migration. Weil Wasser-Welten kann nur in den äußeren Bereichen der ein-Sterne-system, und weil so viele sub-Neptunes existieren in der Nähe Ihrer Sterne, dieser Forschung ist die Bereitstellung der theoretischen Beweise, dass sich Planeten—einschließlich Wasser-Welten—langsam Driften nach innen über die Zeit.
“Unergründlich. Bodenlose. Sehr, Sehr Tief.”
Sub-Neptunian Wasser-Welten, wie die neue Forschung fand, sind wahrscheinlich außergewöhnlich nass. Mindestens 25 Prozent der gesamten Masse dieser Planeten wäre aus Wasser-dominiert ices und Flüssigkeiten. Einige dieser Planeten könnte sogar sein, bestehend aus 50 Prozent Wasser. Diese Wasser-Welten, also nicht nur Planeten ohne terrestrische Oberflächen-features—im Grunde sind Sie Wasser-protokolliert Kugeln mit bits von rock und metal für gutes Maß geworfen. Durch den Vergleich, die Erde ist größtenteils felsig mit einem Wassergehalt, der um 0.025 Prozent seiner gesamten Masse, und eine atmosphärische Wassergehalt, bestehend aus nur einer Millionstel seiner Gesamtmasse.
Sub-Neptunian Wasser-Welten “nicht nur unter Wasser”, erklärte Li in einer Mail an Gizmodo, Sie haben Meerestiefen überschreiten “Hunderte oder Tausende von Kilometern” tief”, anstatt ein paar Kilometer tief wie Ozeane.” Zu denen er Hinzugefügt, ein paar apt-Deskriptoren: “Unergründlich. Bodenlose. Sehr, Sehr Tief.”
Oder zumindest, dass das, was die computer-Simulationen vorgeschlagen. Die Modelle, die in der Studie simulierten die Bildung von Planeten Prozesse beeinflusst durch die fülle des Nebels Gase, Wasser-reiche ices, rocky verschiedenen Materialien, die im wesentlichen aus Eisen und nickel, und als beeinflusst von komplexen chemischen Prozess, angetrieben durch die Temperatur -, kühl-Tarife, Verdunstung, kondensation, Dichte und Entfernung zum Stern, unter vielen anderen Faktoren.
Blick auf die Simulationen, Li war beeindruckt von der Menge an Wasser, die scheint zu sein, in der Galaxie und seine Bedeutung bei der Planeten-formation die Bühne.
“Statistisch gesehen, diese Wasser-Welten, die möglicherweise häufiger als erdähnlichen gesteinsplaneten”, sagte Li Gizmodo. “Vielleicht jede typische Sun-like star hat eine oder mehrere dieser Wasser-Welten [vielleicht] unser Sonnensystem ist weniger typisch. Generell ist diese Art der planetaren system-Architektur mit der Nähe-in den rocky super-Erden und Wasser-reiche sub-Neptunes häufiger in der Milchstraße als unsere Art des Sonnensystems,” sagte er.
Einige dieser Planeten, sagte er, haben die Ozeane tief genug, um auszuüben, drücke äquivalent zu einer million mal unsere atmosphärischen Oberfläche Druck. Unter diesen Bedingungen kann Flüssigkeit Wasser wird komprimiert in Hochdruck-Phasen von Eis, wie Eis, Sieben oder superionic ices, sagte er.
“Diese Hochdruck-ices sind im wesentlichen wie Silikat-Gesteine in tiefen Erdmantel—Sie sind heiß und hart”, sagte er. “Das sind völlig verschiedene Welten im Vergleich zu unserer eigenen Erde.”
Unser planet hat eine offensichtliche Oberfläche, aber sub-Neptunian Wasser-Welten, nicht so viel. Mit Wasser Kompositionen im Bereich zwischen 25 bis 50 Prozent der planet Gesamtmasse, diese Objekte würden völlig Wasser-protokolliert. Sie “kann oder kann nicht haben eine gut definierte Oberfläche,” sagte Li, und Sie “werden könnte Flüssigkeit alle dem Weg nach unten—den Weg nach unten, um eine große Tiefe.”
Sean Raymond, ein Astronom von der Universität von Bordeaux, der war nicht beteiligt mit der neuen Studie, sagte, das Papier ist Ton.
“Ihre Schlussfolgerungen sind statistische, was bedeutet, dass die Autoren nicht den Hinweis auf bestimmte Planeten und behaupten, Sie werden Wasser-Welten, sondern vielmehr die Fokussierung auf die Bevölkerung als ganzes,” erklärt Raymond Gizmodo in einer E-Mail. “Dennoch ist es ein cooles Papier und einem provokanten Ergebnis.”
Raymond war besonders begeistert von, wie die Studie hat weiter an Glaubwürdigkeit der planetaren migration Hypothese.
“Eine Wasser-Welt in der Nähe Ihrer Sterne gebildet haben muss, viel weiter entfernt und ging dann näher als die Umlaufbahn schrumpfte. Die Planeten die Zusammensetzung festgelegt wurde, als es war weiter Weg auf einem kälteren Umlaufbahn”, sagte er. “Der Prozess der orbitale schrumpfen wird als “migration” bezeichnet und ist angetrieben durch die Schwerkraft der Scheibe aus gas, aus dem sich die Planeten gebildet. Wenn Wasser-Welten gemeinsam sind, die eine wirklich starke Bestätigung, dass die migration wirklich nicht passieren und ist ein wichtiger Prozess, wie Planeten entstehen—sowohl um andere Sterne und in unserem eigenen Sonnensystem.”
Raymond fand es auch interessant, dass der Wassergehalt von 25 Prozent ist etwa die gleiche wie für die äußeren Sonnensystem Objekte wie Pluto und Kometen 67P. “Passt die Geschichte der migration, dass diese Wasser-Welten können ursprünglich geboren worden, die weit entfernt von Ihren stars vor der Migration nach innen”, sagte er.
“Ich mag Simulationen wie diese”, Anders Sandberg, ein senior research fellow an der Oxford-Universität für die Zukunft der Menschheit Institut, auch nicht mit der neuen Studie, schrieb in einer Mail an Gizmodo. “Das wirklich Coole daran ist, dass dieses Papier in einem gewissen Sinne ist eine Wette auf das, was wir entdecken werden in den nächsten Jahren: die tatsächlichen Daten ansammeln, an einem wunderbaren rate, die es uns ermöglichen zu kontrollieren, ob die Prognose stimmt.”
In der Tat, ein sehr schöner Aspekt dieser Arbeit ist, dass die Ergebnisse sagen uns, was wir suchen, sobald wir Zugriff auf die nächste generation von Weltraum-Teleskopen, einschließlich des James-Webb-Teleskop und das ESA-Ariel-space-Teleskop. Sandberg sagte auch, dass der neue Befund hat Implikationen für die Suche nach außerirdischem Leben.
“Während die Wasser-Welten sind nicht ganz perfekt für das Leben, da die schwereren Elemente unter sich begraben, Hunderte von Kilometern von Hochdruck-Eis, Sie sind wahrscheinlich weit besser als gas-Zwerge”, sagte er.
Ob oder ob nicht Wasser getränkten Planeten fördern könnten, zu einer intelligenten, raumfahrenden Spezies, das ist ein anderes Thema ganz und sicherlich auch eine Frage Wert, darüber nachzudenken, angesichts der scheinbaren fülle dieser Planeten in der Galaxie.
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