Novo istraživanje pokazuje da mnogi egzoplaneti, za koje se smatralo da su oceanski svjetovi, možda uopće nisu građeni od vode.
Astronomi već dugo smatraju da su “vodeni svjetovi” – planeti prekriveni beskrajnim oceanima – jedni od najčešćih tipova planeta u svemiru. Ta se ideja temelji na njihovoj niskoj gustoći i izobilju vodenog leda izvan tzv. snježne linije, granice u orbiti zvijezde gdje voda može postojati kao led.
No novo istraživanje koje vodi Jie Li sa Sveučilišta u Michiganu sugerira da bi mogla postojati sasvim drukčija vrsta planeta. Prema radu objavljenom na otvorenom serveru arXiv, dio egzoplaneta koji se do sada smatralo vodenima planetama mogao bi biti građen od potpuno drukčijeg materijala – čađe.
Planet od čađe nije kugla praha
Planet od čađe nije tek golema kugla crnog praha. ‘Čađa’ u astronomiji ne znači ono na što većina ljudi prvo pomisli – garavu tvar nastalu u vatri. U stručnom jeziku taj pojam označava refraktorni organski ugljik, vrstu stabilnih ugljikovih spojeva građenih od ugljika, vodika, kisika i dušika. Ti se elementi u znanosti često označavaju međunarodnom kraticom CHON (C – ugljik, H – vodik, O – kisik, N – dušik).
Takav je materijal zapravo vrlo čest u Sunčevu sustavu. Procjenjuje se da čini i do 40 posto mase kometa. A budući da se kometi smatraju očuvanim ostacima ranog razdoblja nastanka planeta, to upućuje na zaključak da je čađa bila obilna i u vrijeme kada su nastajali prvi svjetovi.
Ako već postoji “snježna linija” za vodu, istraživači predlažu da bi mogla postojati i “linija čađe” – granica znatno bliža zvijezdi, unutar koje se čađa raspada, a izvan koje ostaje stabilna i može postati važna građevna komponenta planeta u nastajanju.
Tri zone, tri vrste planeta
Prema novom modelu, protoplanetarni disk može se podijeliti na tri područja, svako s prepoznatljivim tipom planeta.
-
Unutarnja zona – temperature su previsoke za čađu i led pa nastaju stjenoviti svjetovi poput Zemlje i Marsa.
-
Područje između linije čađe i snježne linije – tu se mogu oblikovati “planeti od čađe”. Voda je rijetka jer je još pretoplo za vodeni led, a do 25 posto mase čini čađa. Ti bi svjetovi mogli nalikovati Titanu, s atmosferama bogatim metanom ili srodnim plinovima.
-
Područje izvan snježne linije – nastaju “planeti čađe i vode”. Modeli prikazuju dva tipa: “suhi” s oko 25 posto vode i “mokri” s oko 50 posto vode. U oba slučaja čađa i dalje sudjeluje sa 15 do 20 posto mase.
Kada čađa “oponaša” vodu
Modeli pokazuju da se na temelju odnosa mase i radijusa ne može razlikovati planet od čađe od vodenog svijeta. Drugim riječima, mnogi egzoplaneti u današnjim katalozima – osobito tzv. “mini-Neptuni” – možda uopće nisu oceanski svjetovi, nego planeti od čađe..
Kako bi se razjasnila njihova prava priroda, potrebno je detaljno proučavanje njihovih atmosfera, upravo ono čime se već bavi Svemirski teleskop James Webb (JWST).
Ovaj teleskop dosad je u atmosferama dvaju “sub-Neptuna”, planeta K2-12b i TOI-280d, otkrio metan i ugljikov dioksid. Iako se oba danas nalaze unutar takozvane “linije čađe” svojih zvijezda, moguće je da su nastali izvan nje i tijekom vremena migrirali prema unutra.
Posebno se ističe TOI-280d, čiji neuobičajeno visok omjer ugljika i kisika upućuje na to da bi mogao biti upravo onakav planet od čađe kakav predviđa nova studija.
Posljedice za život
Ako takvi planeti postoje, mogli bi imati važne posljedice za razumijevanje nastanjivosti svemira. Teoretski, njihova unutrašnjost mogla bi skrivati jezgre od dijamanta. To bi usporilo kruženje hlapljivih tvari u plaštu i otežalo stvaranje magnetskog polja koje štiti površinu od kozmičkog zračenja. Bez magnetske zaštite, uvjeti za život bili bi izuzetno nepovoljni.
S druge strane, takvi svjetovi bili bi bogati metanom i drugim hlapljivim organskim spojevima, tvarima koje se smatraju preduvjetima za predbiotičku kemiju, proces koji prethodi nastanku života.
Autori naglašavaju da će za razliku između vodenih svjetova i planeta od čađe biti potrebna nova opažanja i detaljniji modeli. Posebno važna bit će daljnja istraživanja atmosfera egzoplaneta.
