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 Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
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.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
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 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
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