كيف يولد الهيدروجين والماغما الماء في أعماق الكواكب ⚡ экспресс
الكواكب دون النبتونية هي فئة شائعة من الكواكب الخارجية، تُقسم بحسب نسبة نصف القطر إلى الكتلة إلى كواكب هيدروجينية (جافة) ومائية (رطبة). كان يُعتقد أن الكواكب دون النبتونية المائية تتشكل بعيدًا عن النجم ثم تهاجر. تُظهر التجارب تحت ضغوط عالية أن الهيدروجين الدافئ الكثيف يتفاعل مع السيليكات المنصهرة: يذهب السيليكون إلى السبائك والهيدريدات، بينما يرتبط الأكسجين بالهيدروجين، مما ينتج ماءً يصل إلى عشرات النسب المئوية الوزنية – أكثر بكثير مما تعطيه تقديرات الغاز المثالي تحت ضغوط منخفضة. يمكن لمثل هذه التفاعلات أن تولد طيفًا مستمرًا من المحتوى المائي وصولًا إلى تراكيب غنية بالماء، مما يشير إلى صلة تطورية بين نوعَي الكواكب. وبالتالي، فإن ارتفاع نسبة الماء في الغلاف الجوي لكوكب خارجي ليس مؤشرًا موثوقًا على الهجرة، مما يشكك في العلاقة التقليدية بين التركيب ومكان التشكل.
من بين الكواكب الخارجية، تنتشر الكواكب شبه النبتونية – عوالم أصغر بقليل من نبتون. يُكتشف معظمها بـطريقة العبور (بمراقبة احتجاب ضوء النجم)، التي كان رائدها ويليام بوروكي. كان يُعتقد سابقاً أن هذه الكواكب إما جافة وتحيط بها الهيدروجين، أو رطبة بكميات كبيرة من الماء. ويُزعم أن الكواكب الرطبة نشأت بعيداً حيث يتجمع الجليد، ثم هاجرت قرباً من النجوم. لكن تجربة جديدة تكسر هذا المخطط.
في المختبر، ضُغط خليط من الهيدروجين ومصهور السيليكات (الماغما) عند آلاف الدرجات. عملت أعماق الكواكب كفرن كيميائي: انتزع الهيدروجين الأكسجين بقوة من المعادن، فولد الماء من الحجر المتّقد. يسير هذا التفاعل حتى النهاية: ينتقل السيليكون إلى سبيكة معدنية، وينتج كل كيلوغرام من الماغما حتى مئة غرام من الماء – أي ما يقارب نصف كوب. وصلت الكتلة المئوية لـالماء إلى عشرات النسبة المئوية، وهذا أعلى بكثير من التقديرات السابقة القائمة على نماذج الغاز المثالي.
هذا يعني أن كوكباً بغلاف هيدروجيني ومحيط من الماغما يمكنه أن يتحول إلى عالم مائي دون أن يغادر مداره. لم يعد تحليل الغلاف الجوي بـالمطيافية (تحليل الضوء) موثوقاً لتحديد مكان النشأة. فاكتشاف الماء لا يثبت الهجرة – فقد يكون الكوكب قد أغرق نفسه بنفسه. سيدفع هذا علماء الفلك الذين يدرسون الكواكب الخارجية إلى إعادة كتابة سيرها الذاتية.
🎯 يمكن لكيلوغرام واحد من ماغما السيليكات بعد تفاعله مع الهيدروجين أن ينتج حتى 100 غرام من الماء – أي ما يقارب نصف كوب من السائل المولود مباشرة في باطن الكوكب.