Astronomi utan teleskop - så varför inte exo-oceaner?

Pin
Send
Share
Send

Tja, inte bara kanske upp till 25% av solliknande stjärnor har jordliknande planeter - utan om de befinner sig i rätt temperaturzon är de tydligen säkra på att de har hav. Nuvarande tänkande är att jordens hav bildas av det ackrediterade materialet som byggde planeten, snarare än att levereras av kometer vid en senare tidpunkt. Från denna förståelse kan vi börja modellera sannolikheten för att ett liknande resultat uppstår på steniga exoplaneter runt andra stjärnor.

Antagande att jordliknande planeter är verkligen vanliga - med en silikatmantel som omger en metallisk kärna - då kan vi förvänta oss att vatten kan utsöndras på deras yta under de sista stadierna av magkylning - eller på annat sätt utgasas som ånga som sedan svalnar till att falla tillbaka till ytan som regn. Därifrån, om planeten är tillräckligt stor för att gravitationsmässigt behålla en tjock atmosfär och befinner sig i temperaturzonen där vatten kan förbli flytande, så har du dig själv ett exo-hav.

Vi kan anta att dammmoln som blev solsystemet hade mycket vatten i det med tanke på hur mycket som kvarstår i de kvarvarande ingredienserna i kometer, asteroider och liknande. När solen antände kan något av detta vatten ha fotodissocierats - eller på annat sätt blivit ut ur det inre solsystemet. Kalla steniga material verkar emellertid ha en stark benägenhet att hålla vatten - och på detta sätt kunde ha hållit vatten tillgängligt för planetbildning.

Meteoriter från differentierade föremål (dvs planeter eller mindre kroppar som har differentierat så att deras tunga element, medan de är i smält tillstånd, sjunkit till en kärna som förskjuter lättare element uppåt) har cirka 3% vatteninnehåll - medan vissa odifferentierade föremål (som kolhaltiga asteroider ) kan ha mer än 20% vattenhalt.

Slå samman dessa material i ett planetbildningsscenario och material som komprimeras i mitten blir heta, vilket orsakar utgasning av flyktiga ämnen som koldioxid och vatten. I de tidiga stadierna av planetbildning kan mycket av denna utgasning ha gått förlorat till rymden - men när objektet närmar sig planetens storlek kan dess tyngdkraft hålla det utgasade materialet på plats som en atmosfär. Och trots utgasningen kan het magma fortfarande behålla vatteninnehållet - bara utstrålar det i de sista stadierna av kylning och stelning för att bilda en planets skorpa.

Matematisk modellering antyder att om planeter ackrediteras med material med 1 till 3% vatteninnehåll, tränar flytande vatten troligen ut på deras yta i de sista stadierna av planetbildning - efter att de successivt rört sig uppåt när planetens jordskorpa stelnade från botten och upp.

Annars, och till och med börjar med ett vatteninnehåll så lågt som 0,01%, skulle jordliknande planeter fortfarande generera en förgasad ångatmosfär som senare skulle regna ner som flytande vatten efter kylning.

Om denna havsbildningsmodell är korrekt kan det förväntas att steniga exoplaneter från 0,5 till 5 jordmassor, som bildas från en ungefär likvärdig uppsättning ingredienser, troligen skulle bilda hav inom 100 miljoner år efter primär ackretion.

Denna modell passar bra med upptäckten av zirkonkristaller i västra Australien - som är daterade till 4,4 miljarder år och tyder på att flytande vatten var närvarande för länge sedan - även om detta föregick Late Heavy Bombardment (4,1 till 3,8 miljarder år sedan) vilket kan har skickat allt det vattnet tillbaka till en ångatmosfär igen.

För närvarande är det inte trott att is från det yttre solsystemet - som kan ha transporterats till Jorden som kometer - kunde ha bidragit med mer än cirka 10% av jordens nuvarande vatteninnehåll - som mätningar hittills antyder att is i det yttre solsystemet har betydligt högre nivåer av deuterium (dvs. tungt vatten) än vi ser på jorden.

Vidare läsning: Elkins-Tanton, L. Bildande av tidiga vattenhav på steniga planeter.

Pin
Send
Share
Send