Små planeters demografi runt M dvärgstjärnor. Kredit:Rafael Luque (University of Chicago), Pilar Montañés (@pilar.monro), Gabriel Pérez (Instituto de Astrofísica de Canarias) och Chris Smith (NASA Goddard Space Flight Center)
Vatten är det enda allt liv på jorden behöver, och cykeln av regn till flod till hav till regn är en viktig del av det som håller vår planets klimat stabilt och gästvänligt. När forskare pratar om var man kan söka efter tecken på liv i hela galaxen, är planeter med vatten alltid högst upp på listan.
En ny studie publicerad i Science tyder på att många fler planeter kan ha stora mängder vatten än man tidigare trott — lika mycket som hälften vatten och hälften sten. Fångsten? Allt det vattnet är förmodligen inbäddat i berget, snarare än att flyta som hav eller floder på ytan.
"Det var en överraskning att se bevis för att så många vattenvärldar kretsar kring den vanligaste typen av stjärna i galaxen", säger Rafael Luque, första författare på den nya uppsatsen och postdoktor vid University of Chicago. "Det har enorma konsekvenser för sökandet efter beboeliga planeter."
Planetära befolkningsmönster
Tack vare bättre teleskopinstrument hittar forskare tecken på fler och fler planeter i avlägsna solsystem. En större urvalsstorlek hjälper forskare att identifiera demografiska mönster – på samma sätt som att titta på befolkningen i en hel stad kan avslöja trender som är svåra att se på individnivå.
Luque, tillsammans med medförfattaren Enric Pallé från Institute of Astrophysics på Kanarieöarna och University of La Laguna, bestämde sig för att ta en titt på befolkningsnivå på en grupp planeter som ses runt en typ av stjärna som kallas en M- dvärg. Dessa stjärnor är de vanligaste stjärnorna vi ser omkring oss i galaxen, och forskare har hittills katalogiserat dussintals planeter runt dem.
Konstnärligt intryck av en vattenvärld. Kredit:Pilar Montañés (@pilar.monro)
Men eftersom stjärnor är så mycket ljusare än deras planeter, kan vi inte se själva planeterna. Istället upptäcker forskare svaga tecken på planeternas effekter på sina stjärnor - skuggan som skapas när en planet korsar framför sin stjärna, eller den lilla ryckningen på en stjärnas rörelse när en planet kretsar. Det betyder att många frågor kvarstår om hur dessa planeter faktiskt ser ut.
"De två olika sätten att upptäcka planeter ger dig olika information", sa Pallé. Genom att fånga skuggan som skapas när en planet korsar framför sin stjärna, kan forskare hitta planetens diameter. Genom att mäta den lilla gravitationskraften som en planet utövar på en stjärna kan forskare hitta dess massa.
Genom att kombinera de två mätningarna kan forskare få en känsla av planetens sammansättning. Kanske är det en stor men luftig planet gjord mestadels av gas som Jupiter, eller en liten, tät, stenig planet som jorden.
Dessa analyser hade gjorts för enskilda planeter, men mycket mer sällan för hela den kända populationen av sådana planeter i Vintergatans galax. När forskarna tittade på siffrorna – totalt 43 planeter – såg de en överraskande bild framträda.
Densiteten hos en stor andel av planeterna antydde att de var för lätta för att deras storlek skulle kunna utgöras av ren sten. Istället är dessa planeter förmodligen ungefär hälften sten och hälften vatten, eller en annan lättare molekyl. Föreställ dig skillnaden mellan att plocka upp en bowlingklot och en fotboll:de är ungefär lika stora, men en är gjord av mycket lättare material.
Konstnärligt intryck av utsikten från en vattenvärld. Kredit:Pilar Montañés (@pilar.monro)
Söker efter vattenvärldar
Det kan vara frestande att föreställa sig dessa planeter som något ur Kevin Costners Waterworld:helt täckta av djupa hav. Dessa planeter är dock så nära sina solar att allt vatten på ytan skulle existera i en superkritisk gasfas, vilket skulle förstora deras radie. "Men det ser vi inte i proverna", förklarade Luque. "Det tyder på att vattnet inte är i form av ythav."
Istället kan vattnet finnas inblandat i berget eller i fickor under ytan. Dessa förhållanden skulle likna Jupiters måne Europa, som tros ha flytande vatten under jorden.
"Jag blev chockad när jag såg den här analysen - jag och många människor på fältet antog att dessa alla var torra, steniga planeter", säger UChicago exoplanetforskare Jacob Bean, vars grupp Luque har anslutit sig för att genomföra ytterligare analyser.
Fyndet matchar en teori om exoplanetbildning som hade fallit i onåd under de senaste åren, vilket antydde att många planeter bildas längre ut i sina solsystem och vandrar inåt över tiden. Föreställ dig att klumpar av sten och is bildas tillsammans under de kalla förhållandena långt från en stjärna och sedan långsamt dras inåt av stjärnans gravitation.
Även om bevisen är övertygande, sa Bean att han och de andra forskarna fortfarande skulle vilja se "smoking gun bevis" att en av dessa planeter är en vattenvärld. Det är något som forskarna hoppas kunna göra med JWST, NASA:s nyuppskjutna rymdteleskop som är efterföljaren till Hubble. + Utforska vidare
