NASA objevila dvojici exoplanet s hlubokými oceány

V post-apokalyptickém akčním filmu „Vodní svět“ z roku 1995 polární ledové čepičky na naší planetě úplně roztály, hladina moře vystoupala na více než 12 kilometrů a pokryla téměř celou Zemi. Astronomové nyní objevili dvojici exoplanet, které jsou skutečnými vodními světy, na rozdíl od jiných planet v naší Sluneční soustavě. Jsou o něco větší než Země a nemají hustotu hornin. A přesto jsou hustší než plynné obří vnější planety obíhající kolem našeho Slunce. Z čeho jsou tedy složeny? Nejlepší odpovědí je, že tyto exoplanety mají globální oceány nejméně 500krát hlubší, než je průměrná hloubka pozemských oceánů.

Tyto mokré světy obíhají kolem červeného trpaslíka Kepler-138, který se nachází 218 světelných let daleko v souhvězdí Lyry. Planety byly nalezeny v roce 2014 pomocí družice NASA s názvem Kepler. Následná pozorování vesmírnými teleskopy Spitzer a HST vedla k závěru, že planety musí být z velké části složeny z vody. Spektrální „podpis“ vody nebyl přímo pozorován, ale tento závěr je založen na jejich hustotě, která se vypočítá na základě jejich velikosti a hmotnosti.

Nečekejte, že v globálních oceánech najdete ryby. Jsou pravděpodobně příliš teplé a pod velmi vysokým tlakem, a tak neexistuje nic jako diskrétní hranice mezi povrchem oceánu a atmosférou planety.

Přestože kosmické teleskopy nemohou přímo pozorovat povrchy planet, jejich hustoty naznačují, že jsou lehčí než kamenné světy, ale těžší než planety s převahou plynu. Tým vedený výzkumníky z Montrealské univerzity našel důkazy, že dvě exoplanety obíhající kolem červeného trpaslíka jsou vodní světy, kde voda tvoří velkou část celé planety. Tyto světy se nepodobají žádné planetě v naší Sluneční soustavě.

Tým vedený Caroline Piauletovou z Trottierova institutu pro výzkum exoplanet (iREx) na univerzitě v Montrealu zveřejnil 15. prosince 2022 v časopise Nature Astronomy podrobnou studii tohoto planetárního systému, známého jako Kepler-138. Caroline Piauletová a její kolegové pozorovali exoplanety Kepler-138 c a Kepler-138 d pomocí Hubbleova teleskopu NASA a vysloužilého vesmírného dalekohledu Spitzer a zjistili, že planety mohou být z velké části složeny z vody. Tyto dvě planety a menší planetární souputník blíže ke hvězdě, Kepler-138 b, byly dříve objeveny kosmickým dalekohledem Kepler. Nová studie našla důkazy i pro čtvrtou planetu.

Voda nebyla na exoplanetách Kepler-138 c a d detekována přímo, ale porovnáním velikostí a hmotností planet s počítačovými modely došli astronomové k závěru, že značná část jejich objemu – až polovina – by měla být složena z materiálů, které jsou lehčí než hornina, ale těžší než vodík nebo hélium (které tvoří většinu plynných obřích planet, jako je Jupiter). Nejběžnějším z těchto kandidátských materiálů je voda.

„Dříve jsme si mysleli, že planety, které jsou o něco větší než Země, jsou velké koule z kovu a horniny jako zvětšené verze Země, a proto jsme jim říkali super-Země,“ vysvětlil Björn Benneke, spoluautor studie a profesor astrofyziky na univerzitě v Montrealu. „Nyní jsme však dokázali, že tyto dvě planety, Kepler-138 c a d, jsou svou povahou zcela odlišné a že velkou část jejich celého objemu zřejmě tvoří voda. Je to dosud nejlepší důkaz pro vodní světy – typ planety, o jehož existenci astronomové teoretizovali již dlouhou dobu.“

S objemy více než třikrát většími než Země a hmotnostmi dvakrát většími mají planety c a d mnohem nižší hustoty v porovnání se Zemí. To je překvapivé, protože většina planet jen o málo větších než Země, které byly dosud podrobně studovány, se všechny zdály být kamennými světy, jako je ten náš. Nejbližším přirovnáním by podle astronomů byly některé z ledových měsíců ve vnější oblasti Sluneční soustavy, které jsou také z velké části složeny z vody obklopující skalnaté jádro.

„Představte si větší verze Europy nebo Enceladu, měsíců bohatých na vodu, které obíhají kolem Jupiteru a Saturnu, ale jsou mnohem blíže ke své hvězdě,“ vysvětluje Caroline Piauletová. „Místo ledového povrchu by ukrývaly velké obaly z vodní páry.“

Výzkumníci varují, že planety nemusí mít oceány jako ty na Zemi přímo na povrchu planety. „Teplota v atmosféře planety Kepler-138 d je pravděpodobně nad bodem varu vody a my očekáváme hustou atmosféru tvořenou vodní párou. Pouze pod touto parní atmosférou by mohla být potenciálně kapalná voda o vysokém tlaku nebo dokonce voda v jiné fázi, která se vyskytuje při vysokých tlacích, nazývaná superkritická tekutina,“ řekla Caroline Piauletová.

Vodní vrstva exoplanety Kepler-138 d tvoří více než 50 % jejího objemu; hloubka globálního oceánu je asi 2 000 kilometrů. Země má pro srovnání zanedbatelný podíl kapalné vody s průměrnou hloubkou oceánu menší než 4 kilometry.

V roce 2014 data z observatoře NASA nazvané Kepler umožnila astronomům oznámit detekci tří planet obíhajících červeného trpaslíka Kepler-138. To bylo založeno na měřitelném poklesu jasnosti ve světle hvězdy, když planeta na okamžik prošla před kotoučkem stálice.

Björn Benneke a jeho kolegyně Diana Dragomirová z University of New Mexico přišli s nápadem znovu pozorovat planetární systém pomocí kosmických dalekohledů Hubble a Spitzer v letech 2014 až 2016, aby zachytili další přechody třetí planety Kepler-138 d v systému, aby bylo možné studovat její atmosféru.

Dva možné vodní světy Kepler-138 c a d se nenacházejí v obyvatelné zóně, v oblasti kolem hvězdy, kde by teploty umožnily kapalnou vodu na povrchu kamenné planety. Ale v datech HST a Spitzerova teleskopu výzkumníci našli důkazy o nové planetě Kepler-138 e v obyvatelné zóně.

Tato nově objevená planeta je malá a dále od své hvězdy než ostatní tři, takže jeden oběh jí trvá 38 dní. Povaha této další planety však zůstává otevřenou otázkou, protože se nezdá, že by přecházela přes kotouček hostitelské hvězdy. Pozorování tranzitu exoplanety by astronomům umožnilo určit její velikost.

Výzkumníci objevili další překvapení: zjistili, že dva vodní světy Kepler-138 c a d jsou planety s prakticky stejnou velikostí a hmotností, zatímco se dříve myslelo, že jsou odlišné. Na druhé straně bližší planeta Kepler-138 b je potvrzena jako malá planeta o hmotnosti Marsu, jedna z nejmenších dosud známých exoplanet.

„Jak se naše nástroje a techniky stanou dostatečně citlivými na to, aby našly a studovaly planety, které jsou dále od mateřských hvězd, můžeme začít nacházet mnohem více těchto vodních světů,“ dodává Björn Benneke.

Zdroj: https://scitechdaily.com/nasa-discovers-pair-of-super-earths-with-1000-mile-deep-oceans/

autor: František Martinek