Новая модель Николаса Б. Коуэна и Дориана Эббота бросает вызов общепринятому мнению, согласно которому суперземли на самом деле были бы очень непохожими на Землю — каждая из них была бы водным миром, поверхность которого была бы полностью покрыта водой. Они пришли к выводу, что большинство тектонически активных суперземель — независимо от массы — хранят большую часть своей воды в мантии и будут иметь как океаны, так и открытые континенты, что обеспечивает стабильный климат, такой как земной.Коуэн — научный сотрудник Северо-Западного центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA), а Эббот — доцент геофизических наук в Калифорнийском университете в Чикаго.«Поверхности суперземли полностью сухие или покрыты водой?» — сказал Коуэн. «Мы решили этот вопрос, применив известную геофизику к астрономии.
«Ожидается, что на суперземлях будут глубокие океаны, которые выйдут из своих бассейнов и затопят всю поверхность, но мы показываем, что эта логика ошибочна», — сказал он. «Планеты земной группы содержат значительное количество воды внутри. На суперземлях, вероятно, будут мелководные океаны, а также их неглубокие океанические бассейны».
В своей модели Коуэн и Эббот рассмотрели интригующие экзопланеты, такие как Земля, в мантии которой довольно много воды, каменистая часть, составляющая большую часть объема и массы планеты. Скалы мантии содержат крошечные количества воды, которые быстро накапливаются, потому что мантия очень большая. А глубокий водный цикл перемещает воду между океанами и мантией. (Экзопланета или внесолнечная планета — это планета за пределами нашей солнечной системы.)Коуэн представил результаты на пресс-конференции «Окна в другие миры», состоявшейся 7 января на 223-м собрании ежегодного собрания Американского астрономического общества (AAS) в Вашингтоне, округ Колумбия.
Он также обсудит исследования на научной сессии, которая состоится с 14 до 15:30. EST Среда, 8 января, на встрече AAS (танцевальный зал D в Потомаке, Национальный курортный и конференц-центр Гейлорд). Исследование будет опубликовано 20 января в Astrophysical Journal.По словам Коуэна и Эббота, вода постоянно перемещается между океаном и скалистой мантией из-за тектоники плит.
Разделение воды между океаном и мантией контролируется давлением морского дна, которое пропорционально силе тяжести.Учет воздействия давления на морское дно и высокой силы тяжести — два новых фактора в их модели. По мере увеличения размеров суперземли увеличивается гравитация и давление на морское дно.
«Мы можем нанести в 80 раз больше воды на суперземлю, и при этом ее поверхность по-прежнему будет похожа на Землю», — сказал Коуэн. «Эти массивные планеты имеют огромное давление на морское дно, и эта сила выталкивает воду в мантию».Не нужно столько воды, чтобы превратить планету в водный мир. «Если бы Земля состояла на 1% из воды по массе, мы бы все утонули, независимо от глубинного водного цикла», — сказал Коуэн. «Поверхность была бы покрыта водой.
Имеется ли у вас глубокий водный цикл, действительно имеет значение для планет, которые состоят из одной тысячной или одной десятитысячной воды».Способность суперземли поддерживать открытые континенты важна для планетарного климата. На планетах с обнаженными континентами, таких как Земля, глубокий углеродный цикл опосредуется поверхностными температурами, что создает стабилизирующую обратную связь (термостат в геологических временных масштабах).
«Такая обратная связь, вероятно, не может существовать в водном мире, а это значит, что у них должна быть гораздо меньшая обитаемая зона», — сказал Эббот. «Сделав суперземли в 80 раз более вероятными для обнаженных континентов, мы значительно повысили их шансы иметь климат, подобный земному».Коуэн и Эббот соглашаются, что в их модели есть две основные неопределенности: у суперземли есть тектоника плит и количество воды, которую Земля хранит в своей мантии.
«Это две вещи, которые мы хотели бы знать лучше, чтобы улучшить нашу модель», — сказал Коуэн. «Наша модель — это выстрел от бедра, но это важный шаг в продвижении нашего представления о суперземлях».