Prin comprimarea și încălzirea unor materiale între vârfurile a două diamante, oamenii de știință au demonstrat că interacțiunile dintre atmosfera unei planete tinere și oceanul de magmă originar generează apă și dizolvă hidrogenul în topitura de magmă.
Credit imagine: Navid Marvi/Carnegie Science
Un studiu recent publicat în Nature de cercetătorii Francesca Miozzi și Anat Shahar de la Carnegie Institution arată că apa – element vital pentru viață – se poate forma natural în procesul de formare a planetelor. Descoperirea oferă o explicație plauzibilă pentru prezența apei pe Terra și deschide noi perspective asupra planetelor locuibile din galaxie.
Cercetătorii au demonstrat experimental că, în timpul interacțiunii dintre oceanele de magmă și atmosfere primitive bogate în hidrogen, se produc cantități considerabile de apă. Acest proces are loc în stadiile timpurii ale formării planetelor, când acestea sunt acoperite de magmă topită și învăluite într-un strat dens de gaze.
„Sub-neptunii” – planetele cele mai numeroase și potențial bogate în apă
Dintre cele peste 6.000 de exoplanete descoperite până acum în Calea Lactee, cele mai frecvente sunt așa-numitele „sub-neptuni” (eng. Sub-Neptunes) – planete mai mici decât Neptun, dar mai masive decât Terra. Acestea au un miez stâncos și o atmosferă dominată de hidrogen. Din cauza acestor caracteristici, ele sunt modele excelente pentru a testa ipotezele despre modul în care planetele stâncoase acumulează apă – un pas esențial pentru apariția vieții.
Experimente de laborator care reproduc formarea planetelor
Echipa condusă de Miozzi și Shahar, alături de cercetători de la Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) și UCLA, a reprodus în laborator condițiile extreme de pe o planetă tânără. Mostre de rocă sintetică au fost supuse unor presiuni de până la 60 gigapascali – de aproape 600.000 de ori presiunea atmosferică – și temperaturi de peste 4.000°C.
Rezultatul: în contact cu hidrogenul molecular, fierul din rocă reacționează, reducând oxizii de fier și generând apă. O parte din hidrogen se dizolvă în magmă, în timp ce restul contribuie la formarea apei. Acest proces ar fi putut avea loc și pe Terra, în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani.
Apa – un produs natural al formării planetelor
„Am demonstrat pentru prima dată, experimental, două procese-cheie din evoluția timpurie a planetelor stâncoase”, afirmă Francesca Miozzi. „Cantități importante de hidrogen se dizolvă în magma topită, iar reacțiile chimice generează apă în mod natural.”
Aceste procese nu doar că explică originea apei, dar influențează și compoziția interioară a planetelor, formarea nucleului și evoluția atmosferei. Anat Shahar subliniază: „Prezența apei lichide este considerată esențială pentru habitabilitate. Rezultatele noastre arată că apa nu este un element excepțional, ci un produs firesc al formării planetelor.”
Implicații pentru căutarea vieții extraterestre
Dacă apa se formează spontan în timpul procesului de formare planetară, atunci planetele bogate în apă ar putea fi mult mai comune decât se credea, sporind șansele de a descoperi planete locuibile dincolo de sistemul nostru solar.
Descoperirea aduce o contribuție majoră la proiecte interdisciplinare precum AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research), care studiază condițiile necesare pentru apariția vieții pe alte planete.
> Citiți și: Ce teorii avem cu privire la cum a apărut apa pe Terra
Sursa: CarnegieScience
