Atmosfery wodnych światów

Aktualnie znamy około 50 egzoplanet o średnicach w zakresie od średnicy Marsa do kilku średnic Ziemi, które dodatkowo znajdują się w ekosferach swoich gwiazd macierzystych – czyli w zakresie odległości, w którym na ich powierzchni temperatury dopuszczają istnienie wody w stanie ciekłym. Wodny świat to ekstremalny przypadek – egzoplaneta pokryta głębokim oceanem, najprawdopodobniej o głębokości kilkuset kilometrów. Wśród tych pięćdziesięciu znanych egzoplanet kilka potencjalnie mogłoby także być właśnie takimi wodnymi światami. Astronomowie zauważają, że co najmniej dwie skaliste planety naszego Układu Słonecznego, Ziemia i Wenus, także mogły być wodnymi światami w początkowych stadiach swojej ewolucji.

Jednym z  krytycznych czynników w określaniu czy planeta naprawdę może sprzyjać powstawaniu życia jest długotrwałe istnienie na niej atmosfery. Głębokie oceany na wodnych światach  stanowią zasoby pary wodnej dla takiej atmosfery, dlatego też naukowcy od dłuższego czasu próbowali obliczyć jak bardzo stabilnie oceany i atmosfery na takiej egzoplanecie stawiają czoła odparowywaniu przez wiatry gwiezdne. Z uwagi na fakt, że większość z pięćdziesięciu znanych przykładów krąży bardzo blisko  małych gwiazd typu M, są one wystawione na silne wiatry gwiezdne i zjawiska pogody kosmicznej, nawet jeżeli temperatury na ich powierzchniach mogą być umiarkowane.

Manasvi Lingam, astronom z CfA jest jednym z członków zespołu astronomów, który modelował wpływ wiatru gwiezdnego na wodny świat w różnych możliwych scenariuszach. W swoich symulacjach badacze uwzględniali wpływ pola magnetycznego gwiazd, koronalnych wyrzutów masy i jonizacji atmosfery. Symulacje okazały się zgodne z obecnym układem Ziemia-Słońce, ale w części bardziej ekstremalnych scenariuszy, takich jakie mogą dotyczyć egzoplanet na orbitach wokół karłów typu M, sytuacja ulega diametralnej zmianie a tempo ucieczki atmosfery może być nawet ponad tysiąc razy większe. Uzyskane wyniki oznaczają, że nawet wodne światy znajdujące się na orbicie wokół karłów typu M, mogą tracić swoje atmosfery w zaledwie miliard lat, co stanowi stosunkowo krótki okres czasu w stosunku do czasu niezbędnego do rozwoju życia na planecie.

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics