Эксперименты показали, что у океанов на крупных экзопланетах за пределами Солнечной системы не должно быть четкого дна, так как при больших температурах и давлении вода начинает "растворяться" в силикатных породах. Результаты работы опубликовал научный журнал Proceedings of the National Academy of Sciences. "Изначально астрономы думали, что на таких планетах между дном океана и толщей воды есть четкая граница. Наши эксперименты показали, что на самом деле при высоких давлениях и температурах она размыта", – прокомментировала исследование Кэрол Ниср, один из его авторов, геолог из Университета штата Аризона (США).
За последние несколько лет астрономы открыли более тысячи экзопланет и несколько тысяч возможных кандидатов на эту роль. Большинство из них представляют собой так называемые горячие юпитеры. Однако ученые все чаще находят и менее крупные планеты, по размеру сопоставимые с Землей. Растущее число потенциальных двойников Земли заставляет задуматься о том, на скольких из них может существовать жизнь. Многие из подобных планет относятся к числу так называемых суперземель, которые по массе, размерам и плотности аходятся примерно посередине между Землей и газовым и гигантами. Поэтому астрономы считают, что эти планеты не совсем похожи на Землю. Скорее всего, они представляют собой океанические планеты, большую часть массы которых составляет вода.
Ниср и ее коллеги решили выяснить, будут ли эти океаны и сами планеты по своим свойствам значительно отличаться от того, как устроена гидросфера на поверхности Земли. В частности, геологи пытались понять, повлияет ли большая глубина океанов, значительная сила притяжения и другие отличительные свойства суперземель на характеристики и эволюцию их водной оболочки. Для ответа на этот вопрос геологи в серии экспериментов попытались воспроизвести условия, которые характерны для глубины в несколько десятков или сотен километров от поверхности океана. Для этого ученые помещали небольшие количества воды и типичных пород со дна земных океанов в специальные алмазные наковальни, сжимали их до нескольких десятков или сотен тысяч атмосфер и нагревали.
Оказалось, что при достаточно высоких давлении и температуре вода начинает "растворяться" внутри силикатных горных пород. В результате этого возникает новая форма материи, стабильная с физической и химической точки зрения. Она отличается по свойствам и от воды, и от "обычных" горных пород. Благодаря этому ученые сделали неожиданный вывод: у океанов на таких планетах нет четкого дна. Его место занимает очень размытая прослойка из подобной материи, которая больше похожа на воду в верхних ее слоях и постепенно превращается в каменистую структуру по мере движения вглубь недр суперземли.
Все это, как объясняют исследователи, не позволяет использовать Землю и ее океаны для иллюстрации того, как выглядят крупные миры-океаны и как взаимодействия их вод и пород могут влиять на вероятность развития жизни. Более того, теперь планетологам будет очень сложно понять, сколько в океанах суперземель находится воды в чистом виде. Нечто похожее, по мнению Ниср и ее коллег, может происходить и в недрах Урана и Нептуна, если там есть значительное количество воды. Это также должно сильно влиять на их устройство, в том числе и на формирование магнитных полей этих планет-гигантов, некоторые свойства которых астрономы пока не могут объяснить.
