И кое-что о суперземлях
Nov. 29th, 2017 11:13 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeКак мы помним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/10070.html, суперземлями именуются планеты с твердой поверхностью и массой, заметно превышающей земную, но явно меньшей, чем могут иметь ледяные гиганты. В нашей Солнечной системе таких планет нет, крупнейшей железокаменной планетой с твердой поверхностью является собственно Земля, а вот в других планетных системах суперземель обнаружено внушительное количество.
Достаточно долго считалось, что суперземли по структуре должны быть похожими на Землю, только побольше - большая твердая планета, окруженная более или менее мощной атмосферой (предполагалось, что, как правило, скорее, более, благодаря большей гравитации, способствующей удержанию легких газов).
Однако оказывается, что все не так просто. Например, анализ суперземель известной планетной системы Кеплер-11 показал интересные вещи: из шести планет системы пять являются суперземлями с массами от двух до восьми земных, и при этом плотность суперземель варьирует от 0,6 до 1,8 граммов на кубический сантиметр. Плотность трех из пяти планет ниже плотности воды (Кеплер-11с при массе 2,9 земной имеет плотность 0,68, Кеплер-11е массой 8 земных - 0,6, а Кеплер-11f массой в две земных - 0,73).
Факт неожиданной. В нашей системе плотность, меньшую плотности воды, имеет Сатурн (0,69 граммов на кубический сантиметр), но это - планета совершенно иного класса и размера, газовый гигант массой 95 земных с протяженной водородной атмосферой. Огромная легкая атмосфера, занимающая намного больше половины объема планеты, прибавляет к ее массе ничтожную величину, так что суммарная плотность оказывается низкой. Но от существенно более легких и горячих суперземель системы Кеплер-11 (а они действительно горячие: звезда Кеплер-11 очень близка по характеристикам к Солнцу, ее светимость превосходит солнечную всего на 10 процентов, и при этом орбиты всех перечисленных планет находятся в зоне от 15 до 38 миллионов километров, то есть, внутри орбиты Меркурия) такого ожидать, казалось бы, нельзя - их масса представляется слишком низкой, чтобы удержать водород, а температура слишком большой, что дополнительно должно способствовать потере легких газов. И тем не менее выясняется, что атмосфера таких планет оказывается не просто мощной, но, сравнительно с земной, гигантской.
При этом надеяться на то, что водород просто не успел улетучиться от этих планет, не приходится - звезда Кеплер-11 с ее планетной системой заметно старше Солнца, ее возраст составляет около восьми миллиардов лет.
Словом, пример системы Кеплер-11 показывает, что динамика и эволюция планетных атмосфер и вообще, формирование структуры планет - это тема далеко не простая, пока недостаточно разработанная и имеющая много неясного. Одно можно сказать точно - сходство экзопланет с известными планетами по характеристикам (например, по массе) отнюдь не будет означать подобия по строению и условиям. В частности, сходство по массе с Землей, которого так взыскуют искатели внеземной жизни, вовсе не будет означать того, что планета будет подобна Земле.
Достаточно долго считалось, что суперземли по структуре должны быть похожими на Землю, только побольше - большая твердая планета, окруженная более или менее мощной атмосферой (предполагалось, что, как правило, скорее, более, благодаря большей гравитации, способствующей удержанию легких газов).
Однако оказывается, что все не так просто. Например, анализ суперземель известной планетной системы Кеплер-11 показал интересные вещи: из шести планет системы пять являются суперземлями с массами от двух до восьми земных, и при этом плотность суперземель варьирует от 0,6 до 1,8 граммов на кубический сантиметр. Плотность трех из пяти планет ниже плотности воды (Кеплер-11с при массе 2,9 земной имеет плотность 0,68, Кеплер-11е массой 8 земных - 0,6, а Кеплер-11f массой в две земных - 0,73).
Факт неожиданной. В нашей системе плотность, меньшую плотности воды, имеет Сатурн (0,69 граммов на кубический сантиметр), но это - планета совершенно иного класса и размера, газовый гигант массой 95 земных с протяженной водородной атмосферой. Огромная легкая атмосфера, занимающая намного больше половины объема планеты, прибавляет к ее массе ничтожную величину, так что суммарная плотность оказывается низкой. Но от существенно более легких и горячих суперземель системы Кеплер-11 (а они действительно горячие: звезда Кеплер-11 очень близка по характеристикам к Солнцу, ее светимость превосходит солнечную всего на 10 процентов, и при этом орбиты всех перечисленных планет находятся в зоне от 15 до 38 миллионов километров, то есть, внутри орбиты Меркурия) такого ожидать, казалось бы, нельзя - их масса представляется слишком низкой, чтобы удержать водород, а температура слишком большой, что дополнительно должно способствовать потере легких газов. И тем не менее выясняется, что атмосфера таких планет оказывается не просто мощной, но, сравнительно с земной, гигантской.
При этом надеяться на то, что водород просто не успел улетучиться от этих планет, не приходится - звезда Кеплер-11 с ее планетной системой заметно старше Солнца, ее возраст составляет около восьми миллиардов лет.
Словом, пример системы Кеплер-11 показывает, что динамика и эволюция планетных атмосфер и вообще, формирование структуры планет - это тема далеко не простая, пока недостаточно разработанная и имеющая много неясного. Одно можно сказать точно - сходство экзопланет с известными планетами по характеристикам (например, по массе) отнюдь не будет означать подобия по строению и условиям. В частности, сходство по массе с Землей, которого так взыскуют искатели внеземной жизни, вовсе не будет означать того, что планета будет подобна Земле.
