برخی سیارهها میتوانند بدون تکیه به منابع خارجی آب تولید کنند
به گزارش وبسایت صنعت جهان، دانشمندان به تازگی دریافتهاند که برخی از سیارات فراخورشیدی ممکن است آب را به طور طبیعی و بدون نیاز به منابع خارجی، تولید کنند.
در مطالعه جدید، محققان شرایط خاص برخی از سیارات فراخورشیدی را در آزمایشگاه شبیهسازی کردند. آنها با استفاده از لیزرهای پرانرژی، الیوین (نوعی کانی یافت شده در سیارات فراخورشیدی) را در محیطی که گاز هیدروژن نیز در آن حضور داشت، تحت فشار قرار دادند. در این شرایط، هیدروژن اتمهای اکسیژن موجود در مواد معدنی را جدا کرد، سپس با آنها واکنش داد و آب تولید کرد.
این کشف، توضیحی منطقی و نو برای سیارات فراخورشیدی غنی از آب که از نزدیک به دور ستارگانشان میچرخند، ارائه میدهد. محققان بر این باورند که چنین فرایندی میتواند در این سیارات رخ دهد و آب را درون آنها تولید کند. این کشف جالب همچنین به معمای قدیمی درباره منشأ آب در زمین میپردازد و نشان میدهد که ممکن است بخشهایی از آب زمین نیز از چنین فرآیندهایی شکل گرفته باشند.
تاکنون صدها سیاره فراخورشیدی که اندازه و جرمشان بین زمین و نپتون قرار دارد، کشف شدهاند. بسیاری از این سیارات به ستارگان خود بسیار نزدیکتر از زمین به خورشید میچرخند. محاسبات تراکم این سیارات نشان میدهد آنها احتمالاً هستههایی سنگی دارند که توسط لایهای ضخیم از آب یا هیدروژن پوشیده شده است. با اینحال، هنوز روشن نیست که چگونه این سیارات میتوانند تا این اندازه غنی از آب باشند.
در منظومه شمسی، «خط برف» به مرزی اطلاق میشود که در آن دما به حدی پایین است که یخ میتواند شکل بگیرد. این خط معمولاً در فاصلهای دورتر از مدار سیاره مریخ و نزدیک به مدار سیاره مشتری قرار دارد. سیاراتی که در داخل این خط شکل میگیرند (مانند زمین و زهره) آب کمی دارند یا اصلاً آب در آنها وجود ندارد، زیرا با وجود دمای بالا و تابش شدید خورشید، آب به سرعت تبخیر میشود. اما سیاراتی که در خارج از خط برف شکل گرفتهاند (مانند زحل و نپتون)، شرایط متفاوتی دارند. در این نواحی، دما پایینتر است و به این ترتیب یخها و گازها میتوانند تجمع کنند. در نتیجه این سیارات غنی از ترکیبات آبی و گازی هستند.
پیش از این، اخترفیزیکدانان تصور میکردند که سیارات آبی باید در فاصلهای دور از ستارگان خود شکل بگیرند و سپس به سمت ستاره حرکت کنند. اما مطالعه جدید نشان میدهد تحت شرایط خاص، واکنشهای شیمیایی بین هیدروژن و مواد معدنی میتوانند به طور محلی آب تولید کنند.
شبیهسازی این شرایط در آزمایشگاه کار سادهای نبوده است. پژوهشگران برای دستیابی به دما و فشار مناسب، نمونهها را در دستگاهی به نام «سلول سندان الماس» قرار میدهند. اما مولکولهای هیدروژن گرم میتوانند وارد ساختار کربنی الماس شوند و باعث شکستن آن شوند.
محققان با استفاده از لیزرهای پالسی (به جای اشعه پیوسته) که به نمونه فقط برای مدت کوتاهی حرارت میدهند، توانستند میزان نفوذ هیدروژن را کاهش دهند. آزمایش موفقیتآمیز بود و دانشمندان از مقدار آب تولید شده شگفتزده شدند. هورن میگوید: «سنگی باقی نمانده بود. تنها چیزی که داشتم فلز و آب بود.» در آزمایشها، حدود ۱۸ درصد از جرم اولیه به آب تبدیل شد.
محققان معتقدند این فرایند تولید آب میتواند در مرز بین هسته سنگی سیاره و پوشش گازی هیدروژنی آن رخ دهد. در این ناحیه، فشار و دما به حدی بالا است که موجب آغاز واکنشهای شیمیایی برای تولید آب میشود. میزان نهایی آب موجود در این سیارات میتواند بین ۵ درصد تا ۲۸ درصد از جرم سیاره متغیر باشد.
سیاراتی که بدین شیوه آب تولید میکنند، احتمالاً سیارههای اقیانوسی عظیم خواهند بود که
