Nun, nicht nur bis zu 25% der sonnenähnlichen Sterne haben erdähnliche Planeten - sondern wenn sie sich in der richtigen Temperaturzone befinden, haben sie anscheinend fast sicher Ozeane. Derzeit wird davon ausgegangen, dass sich die Ozeane der Erde aus dem angesammelten Material gebildet haben, das den Planeten aufgebaut hat, anstatt zu einem späteren Zeitpunkt von Kometen geliefert zu werden. Aus diesem Verständnis heraus können wir beginnen, die Wahrscheinlichkeit eines ähnlichen Ergebnisses bei felsigen Exoplaneten um andere Sterne zu modellieren.
Unter der Annahme, dass terrestrische Planeten tatsächlich häufig sind - mit einem Silikatmantel, der einen metallischen Kern umgibt -, können wir erwarten, dass Wasser während der letzten Phasen der Magmakühlung auf ihre Oberfläche abgegeben wird - oder auf andere Weise als Dampf entgast wird, der sich dann abkühlt, um zu fallen zurück an die Oberfläche als Regen. Wenn der Planet von dort aus groß genug ist, um eine dicke Atmosphäre durch Gravitation aufrechtzuerhalten, und sich in der Temperaturzone befindet, in der Wasser flüssig bleiben kann, haben Sie einen Exo-Ozean.
Wir können davon ausgehen, dass die Staubwolke, die zum Sonnensystem wurde, viel Wasser enthielt, wenn man bedenkt, wie viel in den übrig gebliebenen Bestandteilen von Kometen, Asteroiden und dergleichen verbleibt. Als die Sonne sich entzündete, war ein Teil dieses Wassers möglicherweise photodissoziiert - oder auf andere Weise aus dem inneren Sonnensystem herausgeblasen. Kühle felsige Materialien scheinen jedoch eine starke Neigung zu haben, Wasser zu halten - und hätten auf diese Weise Wasser für die Planetenbildung verfügbar halten können.
Meteoriten von differenzierten Objekten (dh Planeten oder kleinere Körper, die sich so differenziert haben, dass ihre schweren Elemente im geschmolzenen Zustand auf einen Kern gesunken sind, der leichtere Elemente nach oben verdrängt) haben einen Wassergehalt von etwa 3% - während einige undifferenzierte Objekte (wie kohlenstoffhaltige Asteroiden) ) kann mehr als 20% Wasser enthalten.
Mush diese Materialien in einem Planetenbildungsszenario zusammen und Materialien, die im Zentrum komprimiert werden, werden heiß, was zum Ausgasen von flüchtigen Stoffen wie Kohlendioxid und Wasser führt. In den frühen Stadien der Planetenbildung mag ein Großteil dieser Ausgasung in den Weltraum verloren gegangen sein - aber wenn sich das Objekt der Planetengröße nähert, kann seine Schwerkraft das ausgasete Material als Atmosphäre an Ort und Stelle halten. Und trotz der Ausgasung kann heißes Magma den Wassergehalt behalten - nur in den letzten Phasen des Abkühlens und Erstarrens, um die Kruste eines Planeten zu bilden.
Die mathematische Modellierung legt nahe, dass, wenn Planeten aus Materialien mit einem Wassergehalt von 1 bis 3% wachsen, wahrscheinlich in den letzten Stadien der Planetenbildung flüssiges Wasser auf ihre Oberfläche ausströmt - das sich schrittweise nach oben bewegt hat, während sich die Kruste des Planeten von unten nach oben verfestigt hat.
Andernfalls und sogar ab einem Wassergehalt von nur 0,01% würden erdähnliche Planeten immer noch eine entgaste Dampfatmosphäre erzeugen, die später beim Abkühlen als flüssiges Wasser regnen würde.
Wenn dieses Modell der Ozeanbildung korrekt ist, ist zu erwarten, dass felsige Exoplaneten mit einer Masse von 0,5 bis 5 Erdmassen, die sich aus einem ungefähr äquivalenten Satz von Bestandteilen bilden, innerhalb von 100 Millionen Jahren nach der primären Akkretion wahrscheinlich Ozeane bilden.
Dieses Modell passt gut zum Fund von Zirkonkristallen in Westaustralien, die auf 4,4 Milliarden Jahre datiert sind und darauf hindeuten, dass flüssiges Wasser schon vor langer Zeit vorhanden war, obwohl dies dem späten schweren Bombardement (vor 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren) vorausging habe das ganze Wasser wieder in eine Dampfatmosphäre zurückgeschickt.
Derzeit wird nicht angenommen, dass Eis aus dem äußeren Sonnensystem - das möglicherweise als Kometen zur Erde transportiert wurde - mehr als etwa 10% des aktuellen Wassergehalts der Erde beigetragen haben könnte - bisherige Messungen deuten darauf hin, dass Eis im äußeren Sonnensystem einen signifikanten Anteil hat höhere Deuteriumspiegel (dh schweres Wasser) als wir auf der Erde sehen.
Weiterführende Literatur: Elkins-Tanton, L. Bildung früher Wassermeere auf felsigen Planeten.
