Недра планет скрывают гораздо больше воды, чем принято считать
Железное ядро, силикатная мантия, кора, а сверху — океаны. Так устроена Земля. Долгое время эту модель переносили и на планеты других звездных систем. Но картина оказалась куда сложнее. Ученые из Швейцарии и США смоделировали распределение воды в недрах суперземель и субнептунов и выяснили, что основной ее объем находится вовсе не на поверхности.
Астрономы открывают главным образом планеты, расположенные очень близко к своей звезде. Это так называемые лавовые миры, не остывшие до конца, чтобы сформировать твердую силикатную мантию, как у Земли. Вода прекрасно растворяется в магматических расплавах, в отличие, к примеру, от диоксида углерода, который быстро выделяется и поднимается в атмосферу. Что с ней происходит дальше?
«Для образования железного ядра нужно время. Большая доля металла изначально содержится в магматическом расплаве в форме капель. Вода присоединяется к ним и опускается в ядро. Железные капли выступают как лифт для воды», — пояснила Каролина Дорн из Института ядерной физики и астрофизики при Швейцарской высшей технической школе Цюриха.
Вместе с коллегами из Принстонского университета (США) она опубликовала статью в журнале Nature Astronomy, в которой смоделировала поведение воды в недрах планет.
Недавно исследователи показали, что большая часть воды содержится в ядре Земли: по одним данным, 37 процентов, по другим — до 73. У воды большой коэффициент разделения между железом и силикатами в условиях формирования ядра (давление — до 135 гигапаскалей, температура — 4200 кельвинов).
Суперземли и субнептуны намного массивнее, поэтому ядро развивается при гораздо больших давлении и температуре: до 1400 гигапаскалей и 14 000 кельвинов соответственно. Чтобы оценить объем воды, спрятанной в недрах, авторы вычислили коэффициент разделения, прибегнув к моделированию молекулярной динамики вместе с термодинамическим интегрированием без опоры на экспериментальные данные, исходя только из законов природы. Расчеты провели для четырех сценариев планетных недр.
Выяснилось, что в планетах в шесть или менее земных масс вода хранится в основном в мантии, а в более массивных (их открыто большинство) — в ядре. Хотя ядро по объему меньше мантии, при некоторых условиях железо может абсорбировать в 70 раз больше воды, чем силикаты. Учитывая огромное давление в ядре, вода не образует молекулы H2O, а пребывает как водород и кислород. К примеру, планета в девять земных масс при равновесной температуре 1000 кельвинов с массовой долей воды 50 процентов будет больше половины ее хранить в ядре, 41 процент — в мантии, только три процента — на поверхности.
Новая информация о распределении воды в планетах непосредственно влияет на интерпретацию астрономических данных. Наблюдения с помощью телескопов позволяют оценивать массу и размер планет. Но при расчетах обычно опускают воду. Ее количество может быть занижено в десятки раз. Как следует из нового исследования, планеты гораздо более насыщены водой, чем считалось.
Этот подход, к примеру, может объяснить необычно низкую плотность планеты 55 Рака e, радиус которой почти в два раза больше земного. Если вода с поверхности и из мантии потеряна, то ядро все еще значительно обогащено ею. Из этого следует, что планета сформировалась из богатого водой материала за снеговой линией.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии