Согласно астрономам, водные миры, хотя и не содержат Кевина Костнера, являются одним из самых распространённых типов планет в нашей Солнечной системе. Отчасти это связано с оценками низкой плотности и обилием водяного льда за «снеговой линией» — орбитой звезды, где температура позволяет льду сохраняться.
Но в новой статье под руководством Цзе Ли и их коллег из Мичиганского университета предлагается альтернативный тип планет, который соответствует данным о плотности, но состоит из совершенно другого материала — сажи. Статья опубликована на сервере препринтов arXiv.
Сажевая планета — это не просто гигантский шар из чёрной пыли. В контексте астрономии «сажа» — это не традиционный материал, который приходит в голову при мысли об огне. На языке технической науки это означает «тугоплавкий органический углерод» — органическое углеродное соединение, богатое углеродом, водородом, кислородом и азотом, которое обычно обозначается аббревиатурой CHON.
Сажа действительно распространена в нашей Солнечной системе, по некоторым оценкам, она составляет до 40% от общей массы комет.
Учитывая, что кометы обычно рассматриваются как отражение прошлого Солнечной системы, особенно в её протопланетарные дни, можно предположить, что сажа была в изобилии во время формирования планет. Исследователи предполагают, что существует аналогичная «сажевая линия», которая находится гораздо дальше «снеговой линии», чтобы разграничить точку, за которой сажа остаётся стабильной и может формировать значительную часть любой планеты, формирующейся в этом регионе.
Фактически, согласно статье, в протопланетных дисках существует три отдельные зоны, каждая из которых «рождает» уникальный тип планеты. Во внутренней зоне образуются только скалистые миры, такие как Земля и Марс, и там слишком жарко, чтобы сажа могла оставаться вместе, что делает её присутствие в этой области маловероятным.
За «сажевой линией», но до «снеговой линии», могут формироваться планеты, состоящие в основном из сажи, но с очень небольшим количеством воды, поскольку там всё ещё слишком жарко для существования водяного льда. Эти планеты будут во многом похожи на Титан с метановой атмосферой или чем-то подобным, и могут состоять из 25% сажи по массе.
Ещё дальше за «снеговой линией» большинство планет будут представлять собой комбинацию «саже-водных миров», где сажа всё ещё будет играть большую роль в составе планеты, но и вода также будет присутствовать.
Модели, представленные в статье, демонстрируют особенно интересную особенность: на основе соотношения массы и радиуса невозможно отличить сажевые миры от более традиционных водных миров. Другими словами, многие «мини-Нептуны» в каталоге экзопланет, которые изначально считались водными мирами, на самом деле могут быть состоят из углеродсодержащих материалов, а не из воды. Чтобы определить, к какой категории они принадлежат, необходимо изучить их атмосферы.
Космический телескоп Джеймса Уэбба уже начал это делать для некоторых экзопланет. Он обнаружил метан и углекислый газ в атмосфере K2-12b и TOI-280d, двух «субнептунов», которые в настоящее время находятся за «сажевой линией» своих звёзд, но могли сформироваться за её пределами и мигрировать внутрь за время своего существования.
В частности, TOI-280d имеет особенно высокое соотношение углерода и кислорода, что указывает на то, что это может быть сажевая планета, как описано в статье. Такие планеты имеют интересные последствия для обитаемости.
У них могут быть алмазные ядра, которые замедляют циркуляцию летучих веществ в мантии планеты и затрудняют создание магнитного поля для защиты примитивной жизни от космических лучей. Однако они также будут насыщены метаном и другими летучими органическими соединениями, которые считаются предпосылками для пребиотической химии.
В конечном итоге для понимания судьбы многих из этих планет потребуются дополнительные данные. Необходимо изучить атмосферные проверки, а также более детальные модели способов дифференциации между водными и сажевыми мирами.
Пока астрономы работают над этим, возможно, предприимчивый кинорежиссёр сможет предложить фильм о персонаже, плывущем по метановым морям экзопланеты в изолированной лодке. В конце концов, Кевин Костнер всё ещё активно снимается.
Предоставлено Universe Today