Մոլորակները կարող են ինքնուրույն ջուր արտադրել. այս բացահայտումը ընդլայնում է բնակելի աշխարհների որոնման սահմանները

Տարիներ շարունակ գիտնականները փորձում էին հասկանալ, թե որտեղից է Երկրի վրա հայտնվել ջուրը։ Համաձայն մեկ վարկածի՝ այն առաքվել է գիսաստղերով և աստղակերպերով Արեգակնային համակարգի արտաքին շրջաններից՝ մեր մոլորակի ձևավորումից հետո։ Մյուս տեսությունը ենթադրում է, որ ջուրը կարող էր առաջանալ անմիջապես Երկրի ներսում՝ վաղ փուլերում քիմիական ռեակցիաների արդյունքում։ Մինչև վերջերս երկրորդ վարկածը չէր հաջողվում ստուգել իրականին մոտ պայմաններում։ Սակայն միջազգային հետազոտողների թիմը առաջին անգամ անցկացրել է լաբորատոր փորձեր, որոնք հաստատել են ջրի ներքին ծննդի հնարավորությունը ձևավորվող մոլորակների ընդերքում։ Աշխատանքի արդյունքները հրապարակվել են 2025 թվականի հոկտեմբերի 30-ին Nature ամսագրում։

Փորձը, որը ընդօրինակում է մոլորակի ծնունդը

Վարկածը ստուգելու համար՝ Վաշինգտոնի Կարնեգի ինստիտուտի Անատ Շահարի ղեկավարությամբ գիտնականները ընտրել են սուբնեպտունները որպես մոդել՝ մեր գալակտիկայում ամենատարածված էկզոմոլորակների տեսակը։ Այս աշխարհները ավելի մեծ են Երկրից, բայց ավելի փոքր՝ Նեպտունից և, ենթադրաբար, ունեն ժայռային միջուկ՝ շրջապատված խիտ ջրածնային մթնոլորտով։

Լաբորատորիայում հետազոտողները վերստեղծել են երիտասարդ մոլորակային մարմնի բնորոշ պայմանները։ Ադամանդե սեղմիչ սարքի օգնությամբ՝ որը կարող է ստեղծել ծայրահեղ ճնշում՝ երկաթ պարունակող հալված ժայռի նմուշները սեղմել են մինչև 600 հազար մթնոլորտ։ Միաժամանակ դրանք տաքացրել են մինչև ավելի քան 4000 աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանի։ Նման պարամետրերը համապատասխանում են խիտ ջրածնային ամպով շրջապատված մոլորակի ընդերքի վիճակին՝ ձևավորման վաղ փուլերում։

Քիմիան ճնշման տակ. ինչպես է ծնվում ջուրը

Այս դժոխային պայմաններում ջրածինը հեշտությամբ լուծվում է մագմայում և մտնում ռեակցիայի երկաթի օքսիդների հետ։ Արդյունքում առաջանում է հեղուկ ջուր՝

3FeO+2H→Fe3O4+H2O 3FeO + 2H \rightarrow Fe_3O_4 + H_2O 3FeO+2H→Fe3​O4​+H2​O

Ռեակցիան տեղի է ունենում ինքնաբերաբար և զգալի ծավալներով։ Անատ Շահարի խոսքով՝ ջուրը դառնում է ձևավորվող մոլորակի ընդերքում ընթացող քիմիական գործընթացների բնական կողմնակի արդյունքը։ Ջրածնային մթնոլորտը գործում է որպես «ջերմային վերմակ»՝ պահպանելով ջերմությունը միլիոնավոր, նույնիսկ միլիարդավոր տարիներ։ Սա թույլ է տալիս ռեակցիաներին շարունակվել բավական երկար՝ կուտակելու նկատելի քանակությամբ ջուր։

Հետևանքներ Երկրի և այլ աշխարհների ընկալման համար

Բացահայտումը ստիպում է վերանայել երկրային օվկիանոսների ծագումը։ Հնարավոր է՝ դրանց զգալի մասը ձևավորվել է դեռևս մագմատիկ օվկիանոսի փուլում, այլ ոչ թե առաքվել արտաքինից։ Սա բացատրում է, թե ինչու հեղուկ ջրի հետքերը հայտնվում են Երկրի երկրաբանական գրառումներում արդեն ձևավորումից մի քանի հարյուր միլիոն տարի անց։

Էկզոմոլորակների համար բացահայտումն էլ ավելի կարևոր է։ Եթե ջուրը առաջանում է որպես մոլորակաձևավորման անխուսափելի արդյունք, ապա այն պետք է շատ ավելի տարածված լինի Տիեզերքում, քան նախկինում կարծում էին։ Հատկապես սա վերաբերում է սուբնեպտուններին՝ Ծիր Կաթինում հայտնաբերվել է ավելի քան հազար նմաններ, և դրանցից շատերը կարող են պարունակել ներքին օվկիանոսներ՝ հաստ սառույցի կամ մթնոլորտի շերտի տակ։

Նոր հորիզոններ աստղակենսաբանության մեջ

«Այս բացահայտումը արմատապես փոխում է բնակելի աշխարհների որոնման մոտեցումը», — ընդգծում է Անատ Շահարը։ — Ջուրը դադարում է լինել հազվադեպ տիեզերական հաջողություն և դառնում է մոլորակների ձևավորման բնական հետևանք»։ Ի համադրություն ջերմության և օրգանական միացությունների հետ, որոնք նույնպես հաճախ առկա են երիտասարդ համակարգերում, սա զգալիորեն ընդլայնում է պոտենցիալ բնակելիության գոտին։

Ապագա աստղադիտակները, ինչպես PLATO-ն և ARIEL-ը, կկարողանան ստուգել էկզոմոլորակների մթնոլորտները ջրային գոլորշու առկայության համար։ Իսկ սառցե արբանյակներ, ինչպես Եվրոպան կամ Էնցելադը ուղղված առաքելությունները կստանան լրացուցիչ համատեքստ՝ մակերևույթի տակ ջուրը կարող է լինել ոչ միայն հին օվկիանոսների մնացորդ, այլև շարունակվող ներքին գործընթացների արդյունք։

Կարճ ասած…

Լաբորատոր փորձերը առաջին անգամ ապացուցել են, որ ջուրը կարող է ձևավորվել մոլորակների ներսում՝ դրանց ծննդի փուլում՝ ջրածնի և երկաթի օքսիդների ռեակցիայի արդյունքում մագմայում՝ ծայրահեղ ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում։ Սա ջուրը դարձնում է Տիեզերքում տարածված երևույթ, հատկապես սուբնեպտունների վրա, և բացատրում է օվկիանոսների վաղ հայտնվելը Երկրի վրա։ Բացահայտումը էապես ընդլայնում է կյանքի որոնման հեռանկարները Արեգակնային համակարգից դուրս։