Vloeibaar water op rotsachtige planeten zou honderd keer waarschijnlijker kunnen zijn

Het is gemakkelijk om de aarde te zien als een waterige wereld, met zijn uitgestrekte oceanen en prachtige meren, maar in vergelijking met veel andere werelden is de aarde bijzonder nat. Zelfs de ijzige manen van Jupiter en Saturnus hebben veel meer vloeibaar water dan de aarde. De aarde is ongebruikelijk, niet omdat ze vloeibaar water heeft, maar omdat ze vloeibaar water heeft in de warme, bewoonbare zone van de zon. Als een nieuwe studie in Natuurcommunicatie Het laat zien dat de aarde veel vreemder kan zijn dan we dachten.

Water is een van de meest voorkomende moleculen in het universum. Waterstof is het meest voorkomende element in het universum en zuurstof wordt gemakkelijk geproduceerd als onderdeel van de stellaire CNO-fusiecyclus. Dus we zouden verwachten dat waterrijke planeten overvloedig aanwezig zijn in sterrenstelsels. Maar dit betekent niet dat vloeibaar water overvloedig zal zijn. In ons zonnestelsel zijn er twee soorten werelden met vloeibaar water. Gigantische satellieten van aarde en gas.

Net als andere warme terrestrische planeten zoals Venus en Mars, had de aarde in haar jeugd vloeibaar water. Mars was te jong om zijn water vast te houden. Veel ervan verdampte in de ruimte, terwijl een deel bevroor in de oppervlaktekorst. Venus was groot genoeg om water vast te houden, maar door de intense hitte kookte veel ervan weg in de dikke atmosfeer. We weten nog steeds niet helemaal zeker hoe de aarde erin slaagt haar oceanen vast te houden, maar het is waarschijnlijk een combinatie van een sterk magnetisch veld en extra hulp van water van asteroïden en kometen tijdens een periode van zware bombardementen.

De ijzige manen van Jupiter en Saturnus zijn een ander verhaal. Het was ver genoeg van de zon verwijderd om het water van zijn formatie vast te houden. Ze vormden snel een dikke laag ijs om te voorkomen dat water in de ruimte verdampt. Maar deze manen zijn kleine werelden en zouden zeer snel zijn bevroren als de getijdekrachten van hun gasreuzen er niet waren geweest.

Omdat planeten van koud gas waarschijnlijk ijzige manen hebben, geloofden gewone mensen dat we waarschijnlijker leven zouden vinden in een wereld die lijkt op Europa dan in een wereld die lijkt op de aarde. Maar deze nieuwe studie vraagt ​​om een ​​verschil. Hij stelt dat er meer kans is op vloeibaar water op superaardes.

De superaardes overspannen een massabereik van een paar aardmassa’s tot die van Neptunus. Aan de grote kant bevinden zich waarschijnlijk gasvormige werelden met een dichte atmosfeer. Aan de kleine kant zullen ze waarschijnlijk meer op de aarde lijken. Op basis van de exoplaneten die we tot nu toe hebben gevonden, komen superaardes verreweg het meest voor. De meesten van hen bevinden zich waarschijnlijk buiten de bewoonbare zone van hun sterren in de koelere gebieden van het sterrenstelsel. Het is dus waarschijnlijk rijk aan water. Maar het is ook onwaarschijnlijk dat hij in een baan om een ​​gasreus zal worden gevonden, dus wordt algemeen aangenomen dat de ijskap in de loop van de tijd grotendeels zal bevriezen.

De reden heeft te maken met de verschillende vries- en smeltpunten van ijs. Het soort ijs op aarde smelt bij ongeveer 0°C. Maar dit geldt alleen voor de atmosferische druk van de aarde. Bij hoge druk zijn er verschillende soorten ijs met verschillende smeltpunten. Hoewel het een beetje ingewikkeld is, kan ijs bij hogere druk een veel hoger smeltpunt hebben. Dus zelfs als de superaarde geologisch actief is, is het misschien niet warm genoeg om het ijs te laten smelten.

Deze nieuwe studie toont aan dat superaardes niet heet genoeg hoeven te zijn om een ​​diepe oceaan te vormen. Door geothermie en nucleaire verwarming kan een dun laagje water op het oppervlak smelten en dankzij scheuren en verschillende waterfase-overgangen kan water in de laag net onder het bevroren oppervlak infiltreren. Dit proces zou voldoende zijn om een ​​rijke laag vloeibaar water voor de oceanen te creëren. Omdat de gigantische hitte van de aarde miljarden jaren aanhoudt, kan het een vloeibare oceaan lang genoeg in stand houden om leven te laten evolueren.

Op basis van wat we weten over exoplaneten, kunnen oceanen van superaardes tot 100 keer vaker voorkomen dan die van aardachtige werelden of ijzige manen. Dit betekent dat het leven meer mogelijke huizen heeft dan we dachten.

referentie: Ojha, Lujendra, et al. “Vloeibaar water op de koude buitenaarde door het onderliggende smelten van ijskappen.” Natuurcommunicatie 13.1 (2022): 7521.