מאז שאושרה האקסופלאנט הראשון בשנת 1992, אסטרונומים מצאו אלפי עולמות מעבר למערכת השמש שלנו. עם התגברות ויותר ויותר תגליות כל הזמן, המוקד של המחקר האקסופלט החל לאט לאט מגילוי האקסופלאנט לאפיון אקס-פלנט. בעיקרו של דבר, מדענים מחפשים כעת לקבוע את הרכבם של exoplanets כדי לקבוע אם הם יכולים לתמוך בחיים או לא.
חלק מרכזי בתהליך זה הוא להבין כמה מים קיימים על גבי Exoplanets, שהם חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. במהלך ועידה מדעית שהתקיימה לאחרונה הציג צוות מדענים מחקרים חדשים המצביעים על כך שמים עשויים להוות מרכיב עיקרי מאותם exoplanets שהם פי שניים עד ארבעה מגודל כדור הארץ. לממצאים אלה השלכות חמורות בכל מה שקשור לחיפוש אחר חיים מעבר למערכת השמש שלנו.
המחקר נערך במצגת שכותרתה "פרשנות מודל צמיחה של חלוקת גודל כדור הארץ", שהתקיימה בוועידת גולדשמידט 2018 בבוסטון. במהלך מושב שכותרתו "תפקיד הבריחה האטמוספרית הקיצונית מהרחבים החמים" הציג הצוות ממצאים שהצביעו שעולמות מים עשויים להיות נפוצים יותר ממה שחשבו בעבר.
ממצאים אלה התבססו על נתוני המחקר טלסקופ החלל קפלר ו גאיה המשימה, שניתחה על ידי צוות מדענים בינלאומי בראשות ד"ר לי זנג - חוקר מהמחלקה למדעי כדור הארץ והפלנטריה של אוניברסיטת הרווארד. כפי שציינו, ה- קפלר המשימה נמדדה במדויק את הרדיוסים של למעלה מ -4000 מועמדים מצולמים, יחד עם תקופות המסלול שלהם ופרמטרים אחרים.
ניתן לחלק את המועמדים האקסופלאנטיים לשתי קטגוריות גודל: אלה שיש להם פי 1.5 מרדיוס כדור הארץ, ואלה הממוצעים סביב 2.5 רדיוס כדור הארץ. בשילוב עם מדידות המסה והרדיוס האחרונים מ- גאיה המשימה הצליחה הצוות לפתח מודל של המבנה הפנימי של כוכבי הלכת הללו. בעוד שכוכבי לכת הנמצאים בקטגוריה הקודמת נחשבים לסלעיים, בדרך כלל נחשבים אלה האחרונים לנוע בין אדמת-על ועד ענקי גז בגודל נפטון.
עם זאת, על פי המודל שפותח על ידי לי ועמיתיו, רבים מהאקסופלאנטים המאושרים שהם פי שניים עד ארבעה מגודל כדור הארץ עשויים להיות למעשה עולמות מים. בכוכבי לכת אלה בערך 50% מהמסה מורכבים מים, ואילו מים מהווים רק 0.2% ממסת כדור הארץ. כפי שהסביר ד"ר זנג במהלך המצגת:
"זו הייתה הפתעה עצומה להבין שחייבים להיות כל כך הרבה עולמות מים ... בדקנו איך המסה מתייחסת לרדיוס ופיתחנו מודל שעשוי להסביר את הקשר. המודל מציין כי אותם exoplanets שיש להם רדיוס סביב x1.5 רדיוס כדור הארץ נוטים להיות כוכבי לכת סלעיים (של בדרך כלל x5 מסה של כדור הארץ), ואילו אלה עם רדיוס של x2.5 רדיוס כדור הארץ (עם מסה סביב x10 זה של כדור הארץ) הם כנראה עולמות מים ".
עם זאת, כאשר לוקחים בחשבון את המאפיינים המסלוליים של כוכבי לכת אלה (כלומר, כמה הם מקיפים את הכוכבים שלהם), מתחילה להופיע תמונה מעניינת מאוד. כפי שהסביר לי, "עולמות המים" האלה הם לא כל כך הרבה כוכבי לכת סלעיים המכוסים באוקיאנוסים עמוקים, אלא סוג חדש לחלוטין של כוכב לכת שעבורו אין שווה ערך במערכת השמש.
"אלה מים, אך לא כמו שנמצאים כאן בכדור הארץ. טמפרטורת פני השטח שלהם צפויה להיות בטווח 200 עד 500 מעלות צלזיוס, "אמר. "ייתכן שמשטחם אפוף אטמוספרה הנשלטת על אדי, עם שכבת מים נוזלית מתחת. בהעמקה עמוקה יותר, ניתן היה למצוא כי מים אלו הופכים לייזרים בלחץ גבוה לפני שנגיע אל הגלעין הסלעי המוצק. היופי של הדגם הוא בכך שהוא מסביר כיצד ההרכב קשור לעובדות הידועות על כוכבי הלכת הללו. "
אולי אפילו יותר מפתיע היה עד כמה נפוצים כוכבי הלכת הללו. על פי המחקר שלהם, לי ועמיתיו ציינו שכ- 35% מכלל האקסופלאנטים הידועים שגדולים מכדור הארץ צריכים להיות עשירים במים. יתרה מזאת, הם משערים כי הם ככל הנראה נוצרו בצורה הדומה לאופן שבו מעריכים כי גרעיות ענקיות הגז נוצרו - גרעין סלעי המוקף בשכבות של חומר נדיף העשוי יציב בלחץ.
מטבע הדברים, לתגלית זו השלכות משמעותיות על כל מה שקשור לחיפוש אחר חיים מעבר למערכת השמש שלנו. עד כה הרעיון שמים חיוניים לחיים כפי שאנו מכירים היה מסקנה ידועה מראש עבור המדענים. אך אם המחקר הזה נכון, נראה כי מים בשפע הרבה יותר על exoplanets מאשר בעבר, ויכולים להוות מכשול לחיים כפי שאנו מכירים אותם.
אם אכן עולמות מים מורכבים מאווירות אטומות וחמות, ושכבות קרח צפופות קרוב יותר לליבותיהם, אז יהיה קשה החיים להתגלות על עולמות אלה. בעיקרון, החום הקיצוני והיעדר גישה לאור שמש מספיק, פעילות הידרותרמית והמוני אדמה יביאו לסביבה עוינת למדי. עם זאת, המחקר אכן מציע כמה אפשרויות מסקרנות בכל מה שקשור לאפיון exoplanets ולראות מה יש שם בחוץ.
במבט לעתיד, לי ועמיתיו מקווים כי החדש שהושק מעבר סקר לווייני Exoplanet (TESS) ימצאו הרבה יותר מעולמות המים האלה. לאחר מכן יימשך טלסקופים מבוססי קרקע - והקרוב שיושק טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) - שיספק מדידות ספקטרוסקופיות שיעזרו למדענים לאפיין את קומפוזיציות כוכבי הלכת הללו ואת האטמוספרה.
כפי שאמרה פרופ 'שרה סיגר, פרופסור למדע פלנטרי במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), וסגנית מנהלת המדע במשימת TESS:
"זה מדהים לחשוב שהחצובות השטח האנימציות בגודל בינוני יכולות להיות עולמות מים עם כמויות אדירות של מים. יש לקוות שתצפיות באווירה בעתיד - של אטמוספרות קיטור עבות - יכולות לתמוך או להפריך את הממצאים החדשים. "
בינתיים, עדיין יש המון עולמות סלעיים בחוץ שאותם ניתן לחקור אחר סימני חיים!
