Tajemnicze egzoplanety
Pierwsze „wodne światy” mogły zostać odkryte w kosmosie

23.12.2022, 10:48

W odległości 218 lat świetlnych zespół badawczy odkrywa coś, co uważa się za pierwszą egzoplanetę całkowicie pokrytą wodą. Są nieco większe od Ziemi, ale uważa się, że są pokryte rozległymi oceanami. Wobec nich morza lądowe mogą działać jak stawy.

Im więcej odkrytych planet poza Układem Słonecznym, tym bardziej zdumieni stają się badacze. Na orbicie czerwonego karła Kepler-138, oddalonego o 218 lat świetlnych, znajdują się dwa inne niezwykłe gatunki, które mogą być pierwszymi „wodnymi światami” odkrytymi w przestrzeni kosmicznej. Przynajmniej do takiego wniosku doszedł międzynarodowy zespół badawczy po szeroko zakrojonych obserwacjach dwóch ciał niebieskich. Woda zajmuje około 50 procent objętości planet, co stanowi około 11 procent masy, napisali naukowcy w czasopiśmie. „Astronomia naturalna”.

Obie planety zostały odkryte w 2014 roku za pomocą kosmicznego teleskopu Keplera. Widziana z Ziemi regularnie przechodzi na tle swojej gwiazdy – co 14 dni i co 23 dni – przez co nieco zmniejsza swoją jasność. Korzystając z tych tranzytów, naukowcy mogą określić okres orbitalny i rozmiar planet. Aby określić jego masę, muszą również zmierzyć, jak bardzo planety „wibrują” siłą grawitacji na ich centralnej gwieździe.

Caroline Piaulet z Uniwersytetu w Montrealu w Kanadzie i jej zespół od kilku lat obserwują Keplera-138 za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble’a i Spitzera oraz Large Keck Reflector Telescope na Hawajach. Udało im się określić rozmiary i masy dwóch planet Kepler-138c i d, które były jak dotąd najdokładniejsze. Każda z nich ma średnicę 1,5 Ziemi i nazywa się je superziemiami.

Wiele z tych planet jest już znanych astronomii i są większymi wersjami skalistych planet wewnętrznych naszego Układu Słonecznego. Ale tym, co zaskoczyło zespół badawczy, była masa planet, które są tylko 2,1 i 2,3 razy większe od Ziemi. Gdyby obie planety składały się prawie wyłącznie ze skał takich jak Ziemia, można by oczekiwać, że będą miały masę około 3,4 masy Ziemi.

Miska wody o grubości 2000 km

Tak wiele z tych planet musi być zbudowanych z materiału lżejszego niż skała – a Piaollet i jej współpracownicy doszli do wniosku, że woda jest najlepszym kandydatem do tego, na podstawie modelowania struktury planet. W związku z tym Kepler 138c i d ma żelazne jądro i płaszcz ze skał, podobny do ziemskiego. Ale to jest otoczone skorupą wodną o grubości około 2000 kilometrów. Dla porównania: średnia głębokość oceanów na Ziemi to zaledwie 4 km.

„Po raz pierwszy widzieliśmy planety, które możemy bezpiecznie nazwać wodnymi światami” – mówi Piaulet. Jednak prawdopodobnie nie jest to głęboki ocean podobny do mórz lądowych. „Temperatura na tej planecie jest wyższa niż temperatura wrzenia wody” – mówi Piaulet. „Więc spodziewalibyśmy się gęstej atmosfery pary wodnej”. Ale ciśnienie w końcu wzrasta tak nisko, że woda może się stopić nawet w tych temperaturach. Badacz kontynuuje: „Możliwe, że woda jest również w stanie nadkrytycznym”. Wtedy woda będzie gęsta jak ciecz, ale będzie miała taką samą mobilność jak gaz.

Te dwie superplanety nie są jedynymi planetami Keplera 138. Pierwsze obserwacje za pomocą teleskopu Keplera pokazały już inne ciało niebieskie, mniej więcej o połowę mniejsze od Ziemi, na bardzo bliskiej orbicie wokół gwiazdy. Beaulet i jej zespół odkryli inną planetę o masie około połowy Ziemi na odległej orbicie. Ponieważ jednak planeta Kepler-138e nie przechodzi przed swoją gwiazdą widzianą z Ziemi, jej rozmiar, a tym samym skład, pozostają nieznane. Ta planeta jest interesująca dla naukowców, ponieważ znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania: temperatura jej powierzchni wynosi komfortowe 20 stopni Celsjusza.