Вода на багатьох далеких планетах може залягати значно глибше, ніж здатні зафіксувати сучасні телескопи. Замість того щоб залишатися у верхніх шарах атмосфери, вона накопичується під воднево-гелієвою оболонкою, де стає недоступною для спектроскопічних спостережень. Тому насправді води на таких планетах може бути значно більше, ніж можна визначити за складом їхньої атмосфери.
Що це за планети
Мінінептуни входять до числа найпоширеніших небесних тіл Галактики, хоча в Сонячній системі подібних до них немає. Розміром вони трохи поступаються Нептуну.
Через це астрономам доводиться покладатися на теоретичні моделі та дані спостережень. За густиною такі об’єкти займають проміжне місце між газовими гігантами й кам’янистими планетами на кшталт Землі.
Куди зникає вода
Дослідники тривалий час виходили з того, що теплі надра мінінептунів добре перемішані. Тоді зовнішній хімічний склад відображав би й глибинну будову.
Результати моделювання, опубліковані в рецензованому журналі The Astrophysical Journal, поставили це припущення під сумнів. Коли атмосфера прохолодніша або води особливо багато, ця сполука відокремлюється від водню і через більшу густину занурюється у глибокі шари.
«Цілком можливо, що ці планети приховують набагато більше води, ніж видно з їхніх атмосфер», — зазначила провідна авторка роботи Керолайн Піоле-Горайєб із Чиказького університету. За її словами, дані нових потужних телескопів доведеться інтерпретувати обережніше, адже такі виміри не розкривають справжніх обсягів води.
Межі можливостей James Webb
Космічний телескоп James Webb розпізнає молекули в атмосфері планети, аналізуючи світло зорі, коли та проходить на її тлі. Таким способом на далеких світах уже виявили водень, метан і вуглекислий газ.
Проте пов’язати ці дані з умовами в надрах досі надзвичайно складно. За різних температур і тисків вода існує у вигляді льоду, рідини, газу чи надкритичної рідини. Від її стану залежить, чи змішується вона з воднем, чи осідає туди, куди прямі спостереження не сягають.
Загадка TOI-270 d
Перевірити моделі науковці вирішили на прикладі екзопланети TOI-270 d у сузір’ї Живописця. Раніше спостереження показали в її атмосфері саме такий набір сполук, поряд з якими зазвичай очікують велику кількість води, повідомляє Daily Galaxy.
Симуляції вказують, що цей об’єкт може належати до тих, де вода опустилася під зовнішню оболонку і значна її частина лишається прихованою. У 2024 році TOI-270 d вже опинялася в центрі наукової суперечки, коли одні групи дослідників вважали її гікеанським світом із глобальним океаном, а інші доводили, що вода там повністю перемішана з воднем. Нова робота пояснює, чому цю дискусію так важко завершити.
Пошук нових підходів
Наявні методи не здатні підтвердити або спростувати цей сценарій. Співавторка дослідження Елайза Кемптон наголосила, що поточні дані не дають підстав ані прийняти, ані відкинути такий варіант.
«Планета, багата на воду, може мати таку саму середню густину, як і планета, що складається із суміші кам’янистих порід і газу», — пояснила ще одна учасниця роботи Леслі Роджерс. Саме тому команда шукає будь-які додаткові дані, які допоможуть звузити коло можливих моделей внутрішньої будови планет.
