惑星は誕生時に自らの水を「製造」する

しかし、ほぼ同時に 2 つの新しい研究が「Nature」誌に掲載されたことで、事態はさらに複雑になりました。ここ y ここ）。そして彼らは両方とも、惑星、少なくとも天の川銀河で最も一般的な惑星は、 彼らは自分たちで水を作ります それは彼らのトレーニングプロセスの自然かつ避けられない結果です。

したがって、2つの独立した国際チームが主導するこの調査は、水の起源に関する古い謎に決定的に終止符を打つこと、そして同時に、他の惑星に生命が存在する可能性についての私たちのビジョンを広げることを目的としています。私たちが知っている生命の基本的な成分である水は、私たちが想像していたよりもはるかに一般的で広範囲に存在する可能性があります。

濡れた地球のパラドックス

地獄で生まれたのに、なぜ水があるのでしょうか？ 45億年前、地球が形成され始めたとき、私たちの惑星は、溶けた岩石の燃えるような球、つまり残っていたかもしれない水や揮発性ガスの痕跡が沸騰して宇宙に蒸発するマグマの海に過ぎませんでした。したがって、今日地球の海に 13 億立方キロメートルを超える水が存在するということはどのようにして可能でしょうか?

まず、彗星は、火星と木星の軌道の間のほぼ小惑星帯に位置する、いわゆる「雪線」をはるかに超えた、太陽系の氷の郊外で誕生した氷の天体であると考えられていました。太陽に近づくと、その線を越える前に水が蒸発するため、岩石惑星だけが形成されます。それ以上離れると凍結します。彗星の問題は、彗星の一部の重水素/水素 (D/H) 比の分析が地球の水の分析と一致しないため、水は必ず他の場所から来たものでなければならないことです。

次に注目は、次に可能性の高い情報源である、 ベルトロック その水の水の D/H 比は私たちの海のそれに非常によく似ています。とはいえ、この「小惑星の雨」が地球上のすべての水の量を占めるほどの強さだったのかを想像するのは難しい。

そして今、2023年の研究では発見できなかったにもかかわらず、 水の痕跡なし 地球が形成された物質の中で、他の水の豊富な惑星の2つの新しい分析は、液体元素、または少なくともその大部分が宇宙から来たのではなく、宇宙の影響で惑星自体によって「その場で生成された」ことを示唆しています。 化学反応 それは彼らの過酷な出産中に起こります。

サブ・ネプチューンの教訓

天の川銀河でこれまでに知られている 6,000 以上の系外惑星のうち、いわゆる亜海王星が最も一般的であり、これはそれらが銀河系全体で最も豊富なタイプの惑星であることを示唆しています。これらの世界は太陽系に類似するものはなく、海王星より小さいが地球よりも重く、水素を主とした厚い大気で覆われた岩石の内部があると考えられている。

その中で 初め Nature の記事から、カーネギー科学研究所の Francesca Miozzi と Anat Shahar は、亜海王星の誕生の極限状態を実験室で再現しました。これを行うために、彼らは洗練されたダイヤモンド アンビル チャンバーを使用しました。これは、若い成長中の惑星を取り囲むマグマ オーシャンを再現できる高圧ツールです。研究者らはチャンバー内でケイ酸塩サンプル（溶けた岩石）を最大60ギガパスカル（指1本にエッフェル塔2個分の重さを重ねたものに相当）の圧力と4000度以上の温度にさらした。

このような地獄のような状況下で、2 つの注目すべき現象が発生しました。1 つは炭酸飲料中のガスと同様に、溶融ケイ酸塩に大量の水素が溶解したことです。そして、溶存水素は溶融岩石中に存在する酸化鉄（FeO）と化学反応を起こしました。つまり、水素は強力な還元剤として働き、鉄に結合していた酸素（O）を放出し、鉄と結合してH2O、つまり水を形成します。

研究者らによると、このプロセスは、惑星の水和が単純な事故ではなく、形成プロセス自体の化学副産物であることを示しているという。水の生成に必要な酸素も外部から持ち込む必要はなく、すでに地球上に存在し、その岩石の中心部に閉じ込められています。

恒星炉の中の水

2番目の「ネイチャー」研究は、可能であればさらに複雑な問題、つまり恒星のすぐ近く、つまり雪の線の内側を周回する水が豊富な亜海王星の存在に対処するものである。長い間、これらの世界が水で満たされているなら、論理的には星から遠く離れた場所で形成され、その後内部に移動したに違いないと考えられていました。しかし、移住は証明されておらず、作業仮説にすぎません。

アリゾナ州立大学のハリソン・ホーン氏の指導の下、研究著者らは、これらの系外惑星に特有の非常に高い圧力（最大で地球の大気の1万倍）では、反応が以前の予測よりもはるかに効率的であることを発見した。

したがって、水素が酸化鉄のみを還元するのではなく、極限状態が蔓延すると、溶岩からシリコンが放出されて合金や水素化物を形成する反応が引き起こされます。そして同時に、ケイ酸塩結晶格子から放出された酸素が水素と直接反応します。

その結果は印象深いものでした。予想をはるかに上回る、地球の総重量のかなりの割合に相当する膨大な量の水が生成されます。

この発見は、このタイプの惑星が水を獲得する実現可能なメカニズムを明らかにしたため、革命的です。まず、水素が豊富な大気とマグマオーシャンを持って生まれます。その後、水素はマグマ内でゆっくりと消費され、酸素と混合して水が生成されます。そして最終的に、時間の経過とともに、地球は水素が豊富な世界から水が豊富な世界へと変化します。

これらはすべて、「」という概念に直接つながります。ヒセアンワールド液体の水の海があるが、水素ヘリウムの濃い大気の下にある惑星。新しい研究は、これらの世界が生命を探すための優れた候補であることに加えて、より多くの種類の惑星に共通の進化段階である可能性があることを示唆しています。

新しい「住みやすさ」

2 つの研究を合わせると、科学に多大な影響を及ぼします。実際、「水のレシピ」が鉄とケイ酸塩を含む岩石の核と原始的な水素の大気（原始惑星系円盤の共通成分で遍在する成分）だけで構成されているのであれば、水は単なる地質学的化合物であり、外部からの「特別な贈り物」ではない。

パラダイムシフトは、私たちが地球外生命体を発見しようとする方法にも直接影響を与えます。なぜなら、惑星がどこでも自分で水を作ることができれば、居住可能な可能性のある世界の数が急増するからです。そして、天文学者はもはや雪線の中に形成された惑星だけを探す必要はなくなります。

さらに、この発見は、科学者が遠く離れた惑星の大気の観察をどのように解釈するかにも影響を与えます。実際、大気中に検出された大量の水は、もはや恒星から遠く離れたところで形成され、その後恒星に向かって移動した世界の決定的な証拠ではなく、むしろ「自己水分補給」の過程にある惑星の単純な化学的痕跡となるだろう。

著者らは最終的に、水素が豊富な亜海王星が、水が豊富な亜海王星、さらには望遠鏡で検出される湿った大きなスーパーアースの前駆体である可能性があると示唆しています。

つまり、私たちが海王星以下の惑星で満たされていることがわかっている宇宙において、これらの世界が独自の水を生成する固有の能力を持っているという確認は、宇宙生物学にとってここ数十年で最も心強いニュースの一つである。水のある惑星はもはや珍しいものでも例外的なものでもありません。そして、それらに含まれる水は、奇跡というよりも、彼ら自身の誕生の普遍的な結果であり、どこでも起こっているように見える単純かつ強力な化学反応です。