Как водород и магма рождают воду в недрах планет ⚡ экспресс
Субнептуны — распространённый класс экзопланет, которые по соотношению радиус-масса делятся на водородные (сухие) и водные (влажные). Считалось, что водные субнептуны формируются вдали от звезды и мигрируют. Эксперименты при высоких давлениях показывают, что тёплый плотный водород реагирует с силикатным расплавом: кремний уходит в сплавы и гидриды, а кислород связывается с водородом, давая до десятков весовых процентов воды — намного больше, чем дают экстраполяции идеального газа при низких давлениях. Такие реакции могут порождать непрерывный спектр содержания воды вплоть до водно-богатых композиций, указывая на эволюционную связь между двумя типами планет. Следовательно, высокая доля воды в атмосфере экзопланеты не является надёжным индикатором миграции, что ставит под сомнение традиционную связь между составом и местом формирования.
Среди экзопланет часто встречаются субнептуны — миры чуть меньше Нептуна. Их открывают транзитным методом (по затенению звезды), пионером которого был Уильям Боруцки. Раньше считалось, что такие планеты либо сухие и окружены водородом, либо влажные, с большим количеством воды. Влажные якобы возникали далеко, где лёд собирается, а потом мигрировали ближе к звёздам. Новый эксперимент ломает эту схему.
В лаборатории сжали смесь водорода и силикатного расплава (магмы) при тысячах градусов. Глубины планет сработали как алхимическая печь: водород активно выдирал кислород из минералов, и из раскалённого камня рождалась вода. Такая реакция идёт без остатка: кремний уходит в металлический сплав, а каждый килограмм магмы отдаёт до ста граммов воды — почти полстакана. Массовая доля воды достигла десятков процентов, что намного выше старых оценок по моделям идеального газа.
Это значит, что планета с водородной атмосферой и океаном магмы способна превратиться в водный мир, не покидая своей орбиты. Анализ атмосферы с помощью спектроскопии (разложения света) теперь ненадёжен для определения места рождения. Обнаружение воды не доказывает миграцию — планета могла сама себя затопить. Астрономам, исследующим экзопланеты, придётся переписать их биографии.
🎯 Один килограмм силикатной магмы после реакции с водородом может отдать до 100 граммов воды — это почти полстакана жидкости, рождённой прямо в недрах планеты.