Zamisli svijet koji nastaje iz vatre, a već u prvim trenucima svog postojanja stvara vodu. Prema novom istraživanju objavljenom u časopisu Nature, upravo se to događa u mladim planetima: oceani magme u dodiru s prvim atmosferama bogatim vodikom mogu proizvesti ogromne količine vode. Eksperimente koji su to potvrdili vodile su znanstvenice Francesca Miozzi i Anat Shahar iz Carnegie instituta za znanost, otvarajući novo poglavlje u razumijevanju kako svjetovi postaju pogodni za život.
Najčešći planeti u galaksiji mogli bi biti puni vode
U Mliječnoj stazi poznato je više od 6.000 egzoplaneta, a najbrojniji među njima su tzv. sub-Neptuni, planeti manji od Neptuna, ali masivniji od Zemlje. Pretpostavlja se da imaju kamene jezgre i guste atmosfere sastavljene uglavnom od vodika. Upravo zbog toga idealni su kandidati za ispitivanje kako su stjenoviti planeti, poput našeg, došli do obilja vode, ključnog preduvjeta za pojavu života i temeljne komponente planetarne naseljivosti.
“Naše sve veće znanje o raznolikosti egzoplaneta omogućilo nam je da sagledamo rane faze nastanka i evolucije stjenovitih svjetova na sasvim nov način”, objašnjava Miozzi. “To je otvorilo mogućnost da razmotrimo izvor vode koji se dosad zanemarivao, iako je godinama bio predmet rasprava među planetarnim znanstvenicima. No, eksperimentalni dokazi za tu hipotezu dosad nisu postojali.”
Ova studija dio je međunarodnog projekta AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research), koji vodi Anat Shahar. Cilj projekta je povezati spoznaje iz više područja, astronomije, kozmokemije, planetarne dinamike, petrologije i fizike minerala, kako bi se razumjelo koje karakteristike omogućuju stjenovitim planetima da razviju uvjete pogodne za život. Posebna pažnja usmjerena je na povezanost između sastava i evolucije atmosfere te unutarnje građe planeta.
Eksperimenti pod ekstremnim tlakom i temperaturom
Matematički modeli su već ranije pokazali da reakcije između vodika u atmosferi i oceana magme bogate željezom mogu stvoriti značajne količine vode. No, sve do sada taj proces nije bio potvrđen u laboratoriju.
Miozzi i Shahar, zajedno s timom iz Instituta de Physique du Globe de Paris (IPGP) i UCLA-e, uspjeli su stvoriti uvjete koji vladaju unutar mladog planeta. U njihovim eksperimentima, vodik je predstavljao ranu atmosferu, dok je otopina silicijevog dioksida bogata željezom služila kao model rastaljene unutrašnjosti planeta.
Uz pomoć posebnih uređaja, uzorci su stisnuti na tlak od gotovo 600.000 puta veći od atmosferskog (oko 60 gigapaskala) i zagrijani na temperature veće od 4.000 °C. Time su istraživači simulirali presudnu fazu u razvoju mladih planeta, kada se iz diska prašine i plina oko mlade zvijezde formiraju tijela koja međusobno sudaraju, rastu i tope u golemi ocean magme.
U toj fazi mnogi su planeti obavijeni gustim omotačem molekularnog vodika (H₂), koji djeluje poput toplinske deke i može održavati ocean magme tekućim milijardama godina prije nego što se planet ohladi.
“Naši eksperimenti pružili su prvi izravni dokaz dvaju ključnih procesa ranog planetarnog razvoja”, objašnjava Miozzi. “Pokazali smo da se velike količine vodika otapaju u rastaljenom materijalu te da se voda stvara reakcijom vodika i željeznih oksida.”
Voda kao prirodni proizvod nastanka planeta
Rezultati pokazuju da ocean magme može pohraniti znatne količine vodika dok se istodobno formira voda, što ima dalekosežne posljedice za kemijski sastav i fizička svojstva unutrašnjosti planeta, uključujući i razvoj jezgre te konačni sastav atmosfere.
“Tekuća voda smatra se ključnim preduvjetom za nastanjivost planeta”, zaključuje Shahar. “Naše istraživanje pokazuje da se velike količine vode stvaraju prirodnim tijekom formiranja planeta. To je velik korak naprijed u razumijevanju kako uopće tražiti svjetove sposobne za život.”
Ovaj znanstveni rad daje novi pogled na najraširenije planete u galaksiji, sub-Neptune, i sugerira da bi mnogi od njih mogli biti bogati vodom, čak i bez klasičnih izvora poput kometa ili ledenih asteroida. Drugim riječima, voda možda nije dar iz svemira, nego prirodni nusprodukt samog čina stvaranja planeta.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
