Что ж, не только до 25% похожих на Солнце звезд имеют планеты, похожие на Землю, но если они находятся в правильной температурной зоне, очевидно, что они почти наверняка имеют океаны. В настоящее время считается, что океаны Земли образовались из аккрецированного материала, который построил планету, а не доставлялись кометами в более позднее время. Исходя из этого понимания, мы можем начать моделировать вероятность подобного исхода, происходящего на скалистых экзопланетах вокруг других звезд.
Предполагая, что подобные земным планеты действительно распространены - с силикатной мантией, окружающей металлическое ядро - тогда мы можем ожидать, что вода может вытекать на их поверхность во время заключительных стадий охлаждения магмы - или иным образом выходить из газа в виде пара, который затем охлаждается, чтобы упасть обратно на поверхность, как дождь. Оттуда, если планета достаточно велика, чтобы гравитационно удерживать плотную атмосферу, и находится в температурной зоне, где вода может оставаться жидкой, тогда вы получите экзо-океан.
Можно предположить, что в пылевом облаке, которое стало Солнечной системой, было много воды, учитывая, сколько остается в оставшихся компонентах комет, астероидов и тому подобного. Когда Солнце воспламенилось, часть этой воды могла быть фотодиссоциирована - или иным образом выброшена из внутренней солнечной системы. Тем не менее, холодные каменистые материалы, похоже, имеют сильную склонность удерживать воду - и таким образом могли сохранить воду доступной для формирования планет.
Метеориты из дифференцированных объектов (т.е. планет или более мелких тел, которые дифференцировались так, что, находясь в расплавленном состоянии, их тяжелые элементы утонули в ядре, вытесняя более легкие элементы вверх), содержат около 3% воды - в то время как некоторые недифференцированные объекты (например, углеродистые астероиды) ) может иметь содержание воды более 20%.
Смешайте эти материалы вместе в сценарии формирования планеты, и материалы, сжатые в центре, станут горячими, вызывая выделение летучих веществ, таких как углекислый газ и вода. На ранних стадиях формирования планет большая часть этих выделений могла быть потеряна в космосе, но когда объект приближается к размеру планеты, его гравитация может удерживать выделенный материал как атмосферу. И, несмотря на выделение газа, горячая магма все еще может сохранять содержание воды - только выделяя ее на последних этапах охлаждения и затвердевания, образуя земную кору.
Математическое моделирование предполагает, что, если планеты накапливаются из материалов с содержанием воды от 1 до 3%, жидкая вода, вероятно, выделяется на их поверхность на последних этапах формирования планет - постепенно продвигаясь вверх, когда кора планеты затвердевает снизу вверх.
В противном случае, и даже начиная с содержания воды всего лишь 0,01%, планеты, подобные Земле, будут по-прежнему генерировать атмосферу газа, выходящего из газа, которая впоследствии будет падать в виде жидкой воды при охлаждении.
Если эта модель формирования океана верна, можно ожидать, что скалистые экзопланеты от 0,5 до 5 масс Земли, которые образуются из примерно эквивалентного набора ингредиентов, вероятно, сформируют океаны в течение 100 миллионов лет после первичной аккреции.
Эта модель хорошо согласуется с находкой кристаллов циркона в Западной Австралии, датируемой 4,4 миллиарда лет и предполагающей, что жидкая вода присутствовала давно, хотя это предшествовало поздней тяжелой бомбардировке (4,1–3,8 миллиарда лет назад), которая может отправил всю эту воду обратно в атмосферу пара.
В настоящее время не считается, что льды из внешней солнечной системы - которые, возможно, были перенесены на Землю в виде комет - могли бы внести более чем около 10% текущего содержания воды на Земле - поскольку измерения, проведенные на сегодняшний день, показывают, что льды во внешней солнечной системе значительно более высокие уровни дейтерия (то есть тяжелой воды), чем мы видим на Земле.
Дальнейшее чтение: Элкинс-Тантон Л. Формирование ранних водных океанов на скалистых планетах.
