Planeta oceaniczna
Planeta oceaniczna – hipotetyczny typ planety, której powierzchnia jest pokryta całkowicie wodami oceanu. W Układzie Słonecznym nie ma przykładu takiego ciała. Może ono powstać wskutek migracji planety złożonej w dużym stopniu z lodu na orbitę położoną bliżej gwiazdy. Spośród znanych planet pozasłonecznych ciałem tego typu może być GJ 1214 b.
Spis treści |
Geneza [edytuj]
Zgodnie z obecnym poglądem na powstawanie planet, ciała złożone w dużym stopniu z lodu tworzą się w zewnętrznej części układu planetarnego, poza tzw. "linią śniegu", gdzie mogą kondensować substancje lotne takie jak woda, tlenki węgla czy amoniak. Mogą one pozostać na dalekich orbitach; w naszym Układzie Słonecznym takimi planetami są Uran i Neptun, tzw. "lodowe olbrzymy". Planety te posiadają znacznych rozmiarów pierwotne atmosfery wodorowo-helowe, których mogą być pozbawione przynajmniej niektóre planety krążące po ciaśniejszych orbitach.
Planeta może zmienić orbitę na skutek oddziaływania z innymi planetami lub dyskiem protoplanetarnym. Kiedy planeta przemieści się na orbitę bliższą gwiazdy, część lub całość lodu może ulec stopieniu, tworząc planetę oceaniczną. Jeżeli planeta przekroczy wewnętrzną granicę ekosfery, w której ciekła woda może istnieć na powierzchni, oceany stopniowo wyparują, aczkolwiek aż do temperatury krytycznej wody (647 K=374 °C) gorący ocean może być w równowadze termodynamicznej z atmosferą przesyconą parą[1]. Znane są planety o masie Neptuna, w których przypadku najprawdopodobniej zaszedł taki proces; są to tzw. gorące neptuny.
Planety o masie nawet tak małej jak 0,1 masy Ziemi mogą zachować większość substancji lotnych (w tym wody) w całym okresie istnienia układu planetarnego, krążąc w odległości nie mniejszej niż 0,3 j.a. od gwiazdy podobnej do Słońca, jeżeli tylko ich migracja zajdzie po utworzeniu się planet skalistych i unikną wielkich impaktów. Planety o masie większej niż 10 mas Ziemi mogą zgromadzić znaczne ilości gazu z mgławicy wokół gwiazdy i stać się gazowymi olbrzymami[1].
Charakterystyka [edytuj]
Ocean pokrywający taką planetę może być znacznie głębszy niż oceany Ziemi i mieć nawet kilkaset kilometrów głębokości. Dno tego oceanu mogą stanowić skały, jeżeli większość wody jest w postaci ciekłej, lub lód o innej strukturze krystalicznej niż ten znany z życia codziennego. Pod wpływem wysokiego ciśnienia panującego na głębokości ponad kilkuset kilometrów woda krystalizuje, nawet w temperaturze kilkuset stopni Celsjusza. Spotykany zwykle na Ziemi lód-I jest lżejszy od ciekłej wody i pływa po jej powierzchni, ale inne odmiany polimorficzne lodu, jak lód-VI czy lód-VII (tzw. "gorący lód"), są od niej gęstsze. Płaszcz lodowy może mieć nawet kilka tysięcy kilometrów grubości. W takich warunkach na dnie nie mogłyby istnieć kominy hydrotermalne, a przypuszcza się że to w ich sąsiedztwie mogło powstać życie na Ziemi. Zatem ewentualna obecność życia na planecie oceanicznej mogłaby podważać tę hipotezę[2].
Na powierzchni planet oceanicznych nie ma lądów, które powstrzymywałyby ruch mas wody, z tego powodu mogą być one bardzo burzliwe. Jeżeli temperatura powierzchniowa jest bardzo wysoka, woda może stać się płynem nadkrytycznym. W takim przypadku nie istnieje granica między atmosferą przesyconą parą wodną, a oceanem.
Kandydaci [edytuj]
Spośród poznanych dotąd planet można wskazać ciała, których rozmiary i położenie dopuszczają, aby były to planety oceaniczne. Planeta GJ 1214 b ma promień 2,7 razy większy od Ziemi, krąży blisko swojej gwiazdy i choć prawdopodobnie składa się w 75% z wody[3], to są to głównie wysokociśnieniowe odmiany lodu i para. Woda w postaci cieczy, tworząca ocean, może potencjalnie istnieć na tej planecie dzięki wysokiemu ciśnieniu[4]. Dalsze obserwacje planety potwierdzają, że zawiera ona znaczne ilości wody i gęstą atmosferę, której głównym składnikiem jest para wodna[5].
Innym ciałem, które może być planetą oceaniczną jest Gliese 581 d, o masie 7 M⊕, krążąca blisko zewnętrznej granicy ekosfery swojej gwiazdy[6]. Może ona być pokryta globalnym oceanem, prawdopodobnie z lodem morskim przynajmniej na części powierzchni.
Planeta Kepler-22b również może być ciałem tego typu, jeżeli ma odpowiednio małą rzeczywistą masę – ok. 10 M⊕. Jest ona podobna pod względem rozmiaru do GJ 1214 b, ale krąży w ekosferze swojej gwiazdy i jeżeli występuje na niej efekt cieplarniany podobny do ziemskiego, ma średnią temperaturę 22 °C. W takim przypadku może pokrywać ją ocean skryty pod gęstą warstwą chmur, bez żadnego kontynentu na powierzchni[7].
W fantastyce naukowej [edytuj]
Planety pokryte całkowicie lub w znacznym stopniu oceanem są motywem obecnym w literaturze i filmach science-fiction. Do znanych przykładów należą:
- Kamino w filmie Gwiezdne wojny: część II - Atak klonów w reż. George'a Lucasa,
- Solaris w powieści Solaris Stanisława Lema,
- Thalassa w powieści Pieśni dalekiej Ziemi Arthura C. Clarke'a,
- Hydros w powieści Oblicza wód Roberta Silverberga,
- Ziemia po stopieniu czap lodowych w filmie Wodny świat w reż. Kevina Costnera (w rzeczywistości nie zawierają one dość wody, aby ta wizja była realna[8]),
- Alfa, planeta układu Alfy Centauri, w powieści Fundacja i Ziemia Isaaca Asimova.
Przypisy
- ↑ 1,0 1,1 Marc J. Kuchner. Volatile-rich Earth-Mass Planets in the Habitable Zone. „Astrophysical Journal”, 2003.
- ↑ Alain Léger. A New Family of Planets? "Ocean Planets". „Icarus”. 169 (2), s. 499-504, 2003.
- ↑ Waterworld planet is more Earth-like than any discovered before. guardian.co.uk, 16.12.2009. Artykuł błędnie ocenia głębokość potencjalnego oceanu.
- ↑ L.A. Rogers, S. Seager. Three Possible Origins for the Gas Layer on GJ 1214b. „The Astrophysical Journal”, 2009-12-16.
- ↑ Hubble Reveals a New Class of Extrasolar Planet. ScienceDaily, 2012-02-21. [dostęp 2012-02-22].
- ↑ First "serious candidate" for ocean planet. „Cosmos Magazine”, 2009-04-22.
- ↑ Abel Mendez Torres: Updates on Exoplanets during the First Kepler Science Conference. Planetary Habitability Laboratory, na Uniwersytecie Portorykańskim w Arecibo, 2011-12-08.
- ↑ "What If All the Ice Melts?" Myths and Realities
