นับตั้งแต่การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบครั้งแรกในปี 1992 นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบโลกหลายพันหลังนอกเหนือจากระบบสุริยะของเรา ด้วยการค้นพบที่เกิดขึ้นตลอดเวลาการมุ่งเน้นการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบได้เริ่มเปลี่ยนจากการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบเป็นการจำแนกลักษณะดาวเคราะห์นอกระบบอย่างช้าๆ โดยพื้นฐานแล้วนักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบเพื่อตรวจสอบว่าพวกมันสามารถช่วยชีวิตได้หรือไม่
ส่วนสำคัญของกระบวนการนี้คือการหาปริมาณน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งมีความสำคัญต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ ในระหว่างการประชุมทางวิทยาศาสตร์เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้นำเสนองานวิจัยใหม่ที่บ่งชี้ว่าน้ำน่าจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ระหว่างสองถึงสี่เท่าของขนาดโลก การค้นพบเหล่านี้จะมีผลกระทบอย่างรุนแรงเมื่อมันมาถึงการค้นหาชีวิตเกินกว่าระบบสุริยะของเรา
งานวิจัยนี้เป็นหัวข้อของการนำเสนอเรื่อง“ การตีความแบบจำลองการเติบโตของการกระจายขนาดดาวเคราะห์” ซึ่งเกิดขึ้นในการประชุม Goldschmidt ในปี 2561 ที่เมืองบอสตัน ในช่วงเซสชั่น“ บทบาทของการหลบหนีจากบรรยากาศสุดขั้วจากดาวเคราะห์นอกระบบร้อน” ทีมนำเสนอการค้นพบที่บ่งชี้ว่าโลกน้ำอาจจะเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
การค้นพบนี้อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลจาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ และ Gaia ภารกิจซึ่งได้รับการวิเคราะห์โดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติที่นำโดยดร. ลีเซงนักวิจัยจากภาควิชาธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ตามที่ระบุไว้ เคปเลอร์ ภารกิจได้ตรวจวัดรัศมีของผู้สมัครดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่า 4,000 คนอย่างแม่นยำพร้อมกับช่วงเวลาการโคจรและพารามิเตอร์อื่น ๆ
ผู้สมัครดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทขนาด: ผู้ที่มีรัศมี 1.5 เท่าของโลกและผู้ที่เฉลี่ยประมาณรัศมีโลก 2.5 บวกกับการวัดมวลและรัศมีล่าสุดจาก Gaia ภารกิจทีมสามารถพัฒนาแบบจำลองโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์เหล่านี้ได้ ในขณะที่ดาวเคราะห์ที่ตกอยู่ในหมวดหมู่ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าเป็นหิน แต่ดาวเคราะห์หลังนี้มักถูกคิดว่ามีช่วงตั้งแต่ซุปเปอร์เอิร์ ธ ไปจนถึงดาวก๊าซยักษ์ขนาดเท่าเนปจูน
อย่างไรก็ตามตามแบบจำลองที่พัฒนาโดยหลี่และเพื่อนร่วมงานของเขาดาวเคราะห์นอกระบบที่ได้รับการยืนยันหลายแห่งซึ่งอยู่ระหว่างสองถึงสี่เท่าของโลกอาจเป็นโลกแห่งน้ำ บนดาวเคราะห์เหล่านี้ประมาณ 50% ของมวลประกอบด้วยน้ำในขณะที่น้ำคิดเป็นเพียง 0.2% ของมวลโลก ดังที่ดร. เซงอธิบายในระหว่างการนำเสนอ:
“ มันน่าประหลาดใจอย่างมากที่รู้ว่าต้องมีโลกน้ำมากมาย…เราได้ดูว่ามวลสัมพันธ์กับรัศมีและพัฒนาแบบจำลองที่อาจอธิบายความสัมพันธ์ได้อย่างไร แบบจำลองบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่มีรัศมีประมาณ x1.5 รัศมีโลกมีแนวโน้มที่จะเป็นดาวเคราะห์หิน (โดยทั่วไปคือ x5 มวลของโลก) ในขณะที่รัศมีรัศมี x2.5 ของโลก (มีมวลประมาณ x10 ของโลก) อาจเป็นโลกน้ำ”
อย่างไรก็ตามเมื่อเราพิจารณาลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์เหล่านี้ (เช่นพวกมันโคจรรอบดวงดาวของดาวแต่ละดวงอย่างใกล้ชิด) ภาพที่น่าสนใจมากก็เริ่มปรากฏ ดังที่ลี่อธิบายว่า“ โลกน้ำ” เหล่านี้ไม่ใช่ดาวเคราะห์หินที่ปกคลุมไปด้วยมหาสมุทรลึก แต่เป็นดาวเคราะห์ประเภทใหม่ที่ไม่มีระบบสุริยะเทียบเท่า
“ นี่คือน้ำ แต่ไม่พบเหมือนที่นี่บนโลก คาดว่าอุณหภูมิพื้นผิวของพวกมันจะอยู่ในช่วง 200 ถึง 500 องศาเซลเซียส "เขากล่าว “ พื้นผิวของพวกเขาอาจถูกห่อหุ้มในบรรยากาศที่มีไอน้ำครอบงำโดยมีชั้นน้ำเหลวอยู่ใต้ การเคลื่อนตัวลึกขึ้นคาดว่าจะพบว่าน้ำนี้เปลี่ยนเป็นน้ำแข็งความดันสูงก่อนที่เราจะไปถึงแกนหินแข็ง ความงามของแบบจำลองคือมันอธิบายได้ว่าองค์ประกอบเกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่รู้จักกันเกี่ยวกับดาวเคราะห์เหล่านี้อย่างไร”
บางทีสิ่งที่น่าแปลกใจก็คือดาวเคราะห์เหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นเรื่องธรรมดา จากการศึกษาของพวกเขาลี่และเพื่อนร่วมงานของเขาชี้ให้เห็นว่าประมาณ 35% ของดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักทั้งหมดซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกน่าจะมีน้ำมาก ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขาตั้งสมมติฐานว่าพวกมันน่าจะก่อตัวในแบบที่คล้ายกับว่าแกนของก๊าซยักษ์ใหญ่เชื่อกันว่าก่อตัวขึ้น - แกนหินที่ล้อมรอบด้วยชั้นของวัสดุระเหยที่ทำจากความกดดัน
โดยธรรมชาติแล้วการค้นพบนี้มีความหมายอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมันมาถึงการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเรา จนถึงขณะนี้ความคิดที่ว่าน้ำมีความสำคัญต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ว่ามันเป็นข้อสรุปมาก่อนสำหรับนักวิทยาศาสตร์ แต่ถ้าการศึกษานี้ถูกต้องแล้วก็ปรากฏว่าน้ำอุดมสมบูรณ์บนดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่าที่เคยเป็นมาและอาจเป็นอุปสรรคต่อชีวิตอย่างที่เรารู้
หากโลกน้ำประกอบด้วยบรรยากาศที่ร้อนไอน้ำและชั้นน้ำแข็งที่หนาแน่นใกล้กับแกนของพวกเขามันจะเป็นการยากสำหรับชีวิตที่จะเกิดขึ้นบนโลกเหล่านี้ โดยทั่วไปความร้อนสูงและการขาดการเข้าถึงแสงแดดเพียงพอกิจกรรมความร้อนและมวลดินจะทำให้สภาพแวดล้อมที่เป็นมิตร อย่างไรก็ตามการศึกษานี้มีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจเมื่อพูดถึงลักษณะดาวเคราะห์นอกระบบและดูว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้าง
มองไปสู่อนาคตลี่และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังว่าจะเปิดตัวใหม่ Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) จะพบโลกน้ำอีกมากมาย จากนั้นจะถูกติดตามโดยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและจะเปิดตัวเร็ว ๆ นี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) - ซึ่งจะให้การวัดทางสเปกโทรสโกปีที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำแนกองค์ประกอบและบรรยากาศของดาวเคราะห์เหล่านี้
ในฐานะศาสตราจารย์ Sara Seager ศาสตราจารย์วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และรองผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ของภารกิจ TESS กล่าวว่า:
“ น่าประหลาดใจที่คิดว่าดาวเคราะห์นอกระบบขนาดกลางที่ลึกลับน่าจะเป็นโลกน้ำที่มีน้ำจำนวนมาก หวังว่าการสำรวจบรรยากาศในอนาคต - ของไอน้ำหนา - สามารถรองรับหรือหักล้างสิ่งที่ค้นพบใหม่”
ในขณะเดียวกันก็ยังมีโลกที่เต็มไปด้วยหินมากมายเพื่อสำรวจสัญญาณแห่งชีวิต!
