Proxima b ukrývá kryovulkány a obyvatelný podpovrchový oceán

Astronomové z NASA a Washingtonské univerzity odhadli celkové rychlosti vnitřního ohřevu a hloubky možných podpovrchových oceánů pro 17 planet, které mohou být studenými oceánskými planetami – exoplanetami s nízkou hmotností s povrchovými teplotami a/nebo hustotami, které odpovídají ledovým povrchům a značnému množství vody. Stejně jako ledové měsíce v naší vnější Sluneční soustavě mohou být tyto planety astrobiologicky významnými světy, které pod svými ledovými povrchy ukrývají obyvatelná prostředí.

Oceánské planety jsou navrhovanou třídou exoplanet zemského typu s nízkou hustotou se značnými vrstvami kapalné vody. Mohou existovat v různých klimatických stavech včetně podoby bez ledu, částečně pokrytých ledem nebo zcela zamrzlých na jejich povrchu.

„Naše analýzy předpovídají, že těchto 17 cizích světů může mít povrchy pokryté ledem, ale dostávají dostatek vnitřního ohřevu z rozpadu radioaktivních prvků a slapových sil z jejich hostitelských hvězd k udržení vnitřních oceánů,“ řekla Lynnae Quicková, výzkumnice z NASA´s Goddard Space Flight Center. „Díky množství vnitřního zahřívání, které zažívají, mohou všechny planety v naší studii také vykazovat kryovulkanické erupce ve formě oblaků podobných gejzírům.“

Lynnae Quicková a její kolegové zvažovali podmínky na 17 potvrzených exoplanetách, které jsou zhruba velikosti Země, ale méně husté, což naznačuje, že by mohly mít značné množství ledu a vody místo hustší horniny.

Přestože přesné složení planet zůstává neznámé, původní odhady povrchových teplot z předchozích studií naznačují, že jsou mnohem chladnější než Země, což naznačuje, že jejich povrchy by mohly být pokryty ledem. Autoři zlepšili odhady povrchové teploty každé exoplanety přepočtem pomocí známého jasu povrchu a dalších vlastností Europy a Enceladu jako počítačových modelů.

Také odhadli celkové vnitřní teplo těchto exoplanet pomocí tvaru oběžné dráhy každé planety, aby zjistili množství tepla generovaného z přílivu a odlivu a přidali ho k teplu očekávanému z radioaktivní aktivity. Odhady povrchové teploty a celkového ohřevu udávaly tloušťku ledové vrstvy pro každou exoplanetu, protože oceány se ochlazují a zamrzají na povrchu, zatímco jsou zahřívány zevnitř. Nakonec tato čísla porovnali s údaji pro Europu a použili odhadované úrovně aktivity gejzírů na Europě jako konzervativní základ pro odhad aktivity gejzírů na exoplanetách. Předpovídají, že povrchové teploty jsou nižší než předchozí odhady až o 33 stupňů Celsia.

Odhadovaná tloušťka ledové kůry se pohybovala od přibližně 58 m pro Proximu b, 1,6 km pro LHS 1140 b a až 38,6 km pro MOA-2007-BLG-192L b ve srovnání s odhadovanou průměrnou tloušťkou ledu 29 km u Europy.

Odhadovaná aktivita gejzírů se zvýšila z pouhých 8 kg za sekundu pro Kepler 441 b na 290 000 kg za sekundu pro LHS 1140 b a 6 milionů kg za sekundu pro Proximu b, ve srovnání s pozorovanými 2 000 kg za sekundu u Europy.

„Protože naše modely předpovídají, že oceány by se mohly nacházet relativně blízko povrchů Proximy b a LHS 1140 b a jejich aktivita gejzírů by mohla stokrát až tisíckrát překročit hodnoty pro měsíc Europa, dalekohledy s největší pravděpodobností zaznamenají geologickou aktivitu na těchto planetách,“ řekla Lynnae Quicková. „Tuto aktivitu bylo možné pozorovat, když exoplaneta procházela před svou hvězdou. Některé spektrální čáry hvězd by mohly být ztlumeny nebo blokovány vodní párou z gejzírů.“

„Sporadické detekce, ve kterých se množství detekované vodní páry mění s časem, by naznačovalo přítomnost kryovulkanických erupcí. Voda může obsahovat další prvky a sloučeniny, které by mohly odhalit, zda může podporovat život. Vzhledem k tomu, že prvky a sloučeniny absorbují světlo ve specifických vlnových délkách, analýza světla hvězd by vědcům umožnila určit složení gejzírů a vyhodnotit potenciál obyvatelnosti exoplanety.“

Příspěvek o nových objevech byl publikován v časopise Astrophysical Journal.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/cold-ocean-planets-12535.html

autor: František Martinek