Sciencemag.cz
Related Articles
Astronomové předpokládají existenci světů kombinujících vodní oceány s vodíkovou atmosférou. Tyto exoplanety, které ve Sluneční soustavě nemají analogii, mohou ale vypadat i dost nečekaně. Vrstvy vodíku a vody nemusejí být totiž jasně oddělené, alespoň v určitých fázích vývoje planety.
Vědci z University of California v Los Angeles a Princetonu došli k závěru, že za intenzivního tepla a tlaku nově se rodících planet spolu voda a plyn vytvářejí v atmosférách nečekané směsi. Na mladých planetách o velikosti mezi Zemí a Neptunem tak může třeba i „pršet“ hluboko uvnitř atmosfér. Planety o velikosti mezi Zemí a Neptunem představují přitom podle nových studií v Mléčné dráze vůbec nejběžnější typ (poznámka PH: to se samozřejmě netýká známých exoplanet, kvůli detekčním metodám přednostně objevujeme ty velké, blízko hvězdě atd.).
Protože příslušné teploty a tlaky lze obtížně zkoumat laboratorně, autoři nové studie provedli kvantově mechanické simulace molekulární dynamiky a chtěli zjistit, jak vodík a voda interagují v širokém rozsahu tlaků a teplot. Sestavili simulace systému rozděleného na vodík a vodu, přičemž každý z nich měl několik set atomů.
Výpočetní experimenty ukázaly, že horké planety budou mít atmosféru složenou z homogenní směsi vodíku a vody. Jak planety stárnou, jejich teplota klesá a vodík a voda se začínají oddělovat. To by pak spustilo „déšť“ hluboko v atmosféře planety, jak by těžší voda klesala lehčí vodík stoupal. Následně by vedlo ke vzniku vnějšího obalu bohatého na vodík a vnitřního obalu bohatého na vodu. Déšť vody by mohl nejen generovat nečekané množství tepla hluboko uvnitř těchto světů, ale také na miliardy let změnit složení atmosfér a vývoj těchto planet.
Výše popsaný pohled na věc by také mohl pomoci vyřešit záhadu, proč Uran vyzařuje mnohem méně tepla než Neptun, přestože jsou tyto planety velmi podobné velikosti.
„K dešťovým srážkám vody mohlo dosud docházet ve větší míře na Neptunu než na Uranu, čímž vzniká více vnitřního tepla uvnitř Neptunu,“ uvádí spoluautor studie Akash Gupta. „To by mohlo vysvětlit, proč Uran vykazuje ve srovnání s Neptunem výrazně nižší tepelný tok.“
Práce má nicméně hlavní důsledky pro planety mimo naši Sluneční soustavu, jako jsou K2-18 b a TOI-270 d. Mnohdy se považují za potenciálně obyvatelnými světy s vodíkovou atmosférou překrývající vodní oceán. Vnitřní teploty takových exoplanet, pokud jsou dostatečně vysoké, by však mohly ležet zcela v režimu, kdy se vodík a voda nemohou oddělit, takže by se obal planet skládal z jediné homogenní vodíkovo-vodní tekutiny. Oddělení vodíku a vody a vznik kapalných oceánů vyžaduje, aby planety byly chladnější, než je určitá hranice.
Každopádně současné modely vývoje planety zatím s „promíchanou atmosférou“ vodíku a vody nepočítají.
Akash Gupta et al, The Miscibility of Hydrogen and Water in Planetary Atmospheres and Interiors, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adb631
Zdroj: University of California, Los Angeles / Phys.org, přeloženo / zkráceno
