Вода на планетах може бути набагато обмеженішою, ніж вважалося раніше.

Згідно з новим дослідженням, опублікованим в The Astrophysical Journal Letters, мінінептуни, які часто називають можливими "водними світами", можуть бути скоріше пустельними, ніж океанічними.
Роками вчені вважали, що ці планети, які більші за Землю, але менші за Нептун, формуються далеко від своїх зірок за межами так званої "снігової лінії".
Коли пізніше планети мігрують всередину, були теорії, що лід може танути, утворюючи океани та водневу атмосферу. Такі гіпотетичні світи отримали назву "гікеанні планети", від "гідроген" та "океан".

"Наші розрахунки показують, що цей сценарій неможливий", - заявила Керолайн Дорн, доцент кафедри фізики в ETH Zürich у Швейцарії, яка була співкерівницею нового дослідження.
Результати з'явилися лише через кілька місяців після інформації про екзопланету K2-18b у 124 світлових роках від нас як можливий океанічний світ.
Команда телескопа Джеймса Вебба тоді повідомила про натяки на можливий біомаркерний газ, диметилсульфід, на K2-18b.
Це дало можливість зробити припущення, що планета може бути вкрита багатою на водень атмосферою над величезним планетарним океаном. Це умови, які потенційно можуть підтримувати життя (як ми його знаємо).
Але ці твердження швидко були піддані сумніву. Незалежний аналіз тих самих даних Вебба показав, що докази команди щодо диметилсульфіду були в кращому випадку слабкими, тоді як інші експерти попереджали, що мінінептуни можуть взагалі не бути океанічними світами, а радше багатими на леткі речовини планетами, огорнуті товстою, ворожою до життя атмосферою.

У новому дослідженні Дорн та її команда змоделювали, як мінінептуни еволюціонують на ранніх етапах свого життя, коли, як вважається, вони протягом мільйонів років покриті розплавленою породою і мають водневу атмосферу. На відміну від попередніх досліджень, дослідники врахували хімічні взаємодії між магмою та атмосферою.
З 248 модельних планет, які вивчала команда, «немає віддалених світів з масивними запасами води, де вода становить близько 50 відсотків маси планети, як вважалося раніше», – сказала Дорн у заяві. «Тому такі гікеанні світи з 10-90 відсотками води дуже малоймовірні».

Команда виявила, що водень і кисень — будівельні блоки H2O — мають тенденцію зв'язуватися з металами та силікатами в надрах, ефективно утримуючи воду глибоко всередині. Навіть планети, які починали з великої кількості льоду, зрештою мали менше 1,5% своєї маси у вигляді води поблизу поверхні, що набагато менше, ніж десятки відсотків, передбачених для гікеанних планет.

«Ми зосереджуємося на основних тенденціях і можемо чітко побачити в симуляціях, що планети мають набагато менше води, ніж вони спочатку накопичили», — сказав у тій самій заяві Аарон Верлен, дослідник команди Дорн в ETH Zürich, який був одним із керівників нового дослідження. «Вода, яка фактично залишається на поверхні у вільному вигляді, обмежена максимум кількома відсотками».
Дослідники також виявили, що найбільш багаті на воду атмосфери з'явилися не на планетах, що утворилися далеко від своїх зірок, де льоду багато, а на планетах, що утворилися ближче. У цих випадках вода утворювалася хімічно, коли водень в атмосфері реагував з киснем з розплавленої породи.
Наслідки цього є тривожними для астробіології. Якщо гікеанних планет не існує, то найперспективніші місця для рідкої води та потенційно життя можуть знаходитися на менших, кам'янистих світах, більш схожих на Землю.

Тим не менш, K2-18b залишається багатообіцяючою ціллю.
Як мінінептун, тип планети, що відсутній у нашій власній Сонячній системі, але поширений по всій галактиці, вона може розкрити фундаментальні відомості про те, як формуються планетні системи та чому наша виявилася такою, якою вона стала.
Нові результати також свідчать про те, що Земля може не бути винятковою, оскільки багато далеких світів також можуть мати відносно невеликі запаси води.
«Земля може бути не такою надзвичайною, як ми думаємо», — сказала Дорн. «Принаймні в нашому дослідженні вона здається типовою планетою».