Миры, полностью покрытые водой и при этом находящиеся совсем рядом со своим солнцем, остаются одной из загадок современной астрономии. Учёные давно полагают, что такие планеты не могли изначально сформироваться «влажными». Однако недавний эксперимент показал: мини-нептуны способны самостоятельно производить воду — и в огромных количествах.
В созвездии Живописец, на расстоянии около 73 световых лет от Земли, находится красный карлик TOI-270. Вокруг него вращаются три экзопланеты, каждая из которых находится к своей звезде ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу. Две из них, TOI-270 с и TOI-270 d, — так называемые субнептуны, то есть небольшие газовые гиганты, по строению напоминающие уменьшенные версии Нептуна.
Судя по их плотности, эти планеты состоят из плотного ядра, окружённого оболочкой из водорода и других летучих веществ. Многие подобные миры называют гикеанами — планетами, где водородная атмосфера сочетается с океанами. Но при этом такие объекты редко попадают в зону, где возможна жидкая вода: обычно они находятся слишком близко к своим звёздам.
По традиционным представлениям, планеты, богатые водой, могут формироваться только за так называемой «снеговой линией» — границей, где лёд способен сохраняться на частицах вещества. Поэтому происхождение «океанных» миров в жарких зонах звёздных систем остаётся загадкой. До недавнего времени учёные объясняли это миграцией планет — их перемещением из внешних областей внутрь системы, хотя такой путь сопряжён с риском разрушения под действием гравитации звезды.
Исследователи из Аризонского университета и Открытого университета Израиля выдвинули другую версию: по их мнению, вода на субнептунах может рождаться изнутри. Чтобы проверить гипотезу, они создали в лаборатории условия, близкие к тем, что существуют на границе ядра и мантии таких планет. Образцы минералов, в том числе оливина, поместили в камеру с водородом, где давление достигало 420 тысяч атмосфер, а температура — 3651 °C.
Результаты оказались впечатляющими: из расплавленных пород выделялся кислород, который вступал в реакцию с водородом и образовывал воду. Причём не в малых, а в значительных количествах — до 18 % общей массы вещества. По расчётам, внутри настоящего субнептуна этот процесс может преобразовать в воду почти треть планетной массы.
Таким образом, «сухие» миры вовсе не обязаны рождаться влажными — они способны создавать собственные океаны прямо из своих недр.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
