В астрономии существует понятие «вырожденность». Оно не имеет отношения к делинквентным людям, а используется для описания данных, которые можно интерпретировать по-разному. В некоторых случаях такая интерпретация приводит к новым захватывающим возможностям. Однако часто этому сопутствует игнорирование более простых объяснений ради публичности, которую обеспечивают более интересные версии.
Именно так, похоже, обстоит дело со многими экзопланетами класса «суб-Нептун», открытыми недавно. Некоторые теории описывают их как хайсианские миры — миры, заполненные водными океанами или льдом. Но новая статья Робба Колдера из Кембриджского университета и его соавторов, [доступная](https://arxiv.org/abs/2512.05816) на сервере препринтов arXiv, показывает, что, скорее всего, эти планеты почти полностью состоят из расплавленной лавы.
Химические признаки
Большая часть этих дискуссий связана с химическими сигнатурами, обнаруженными вокруг этих планет. Например, планета K2-18 была предложена в качестве хайсианского мира из-за химического состава её атмосферы. В ходе близких наблюдений предыдущие исследования обнаружили в атмосфере планеты [метан](https://phys.org/news/2024-01-k2-18b-oceans-lava.html?utmsource=embeddings&utmmedium=related&utm_campaign=internal) и углекислый газ, но не так много аммиака. Согласно этим исследованиям, это было «убедительным доказательством» наличия океана с жидкой водой под водородной атмосферой, поскольку вода естественным образом растворяет аммиак.
Но есть и другое вещество, которое так же хорошо растворяет аммиак, — расплавленная порода. Поэтому отсутствие аммиака может быть столь же явным признаком наличия жидкой магмы или жидкой воды. Чтобы доказать свою точку зрения, исследователи в самой последней статье пытаются смоделировать [термическую эволюцию](https://phys.org/news/2023-09-strange-lava-worlds.html?utmsource=embeddings&utmmedium=related&utm_campaign=internal) «газовых карликов» — альтернативного состава планет, который может соответствовать данным, собранным о хайсианских мирах. Ключевой вопрос заключался в том, сохраняли ли эти уникальные экзопланеты, не имеющие аналогов в нашей Солнечной системе, свои магматические океаны в процессе эволюции, оказывая тем самым особое влияние на атмосферы по мере их созревания.
Простой ответ на этот вопрос — да: почти все экзопланеты класса «суб-Нептун», которые мы обнаружили на данный момент, сохранили свои магматические океаны в течение своей жизни. Согласно статье, 98% из них так же легко объяснить тем, что они являются мирами магмы, а не хайсианскими.
Метрика «Берег затвердевания»
Чтобы доказать свою точку зрения, авторы разработали метрику, которую они называют «Берег затвердевания». Она сопоставляет эффективную температуру звезды, вокруг которой вращается планета, с потоком излучения — количеством энергии, которое атмосфера получает от этой же звезды. Поток излучения напрямую влияет на температуру атмосферы экзопланеты, в то время как эффективная температура звезды была просто чем-то легкодоступным для большинства звёзд, которые они анализировали. Более подробное объяснение включало бы массовую долю оболочки — то есть, сколько веса планеты содержится в её атмосфере, — но эти данные были доступны не для многих планет в наборе данных.
Метрика «Берег затвердевания» позволяет чётко определить, получает ли планета достаточно тепла для поддержания магматического океана. Если планета «выше» берега, то да; если «ниже» — её мантия со временем остынет, и она перестанет быть миром лавы.
Чтобы рассчитать, где планета оказалась на этой линии, авторы используют модель PROTEUS, которая описывает внутренний климат планеты. Они обнаружили, что 98% из тысяч субнептунов, которые они смоделировали, оказались выше берега, что означает, что они, скорее всего, являются мирами магмы, а не хайсианскими.
Хотя это может разрушить надежды многих астробиологов, которые искали на этих мирах потенциальные признаки жизни, эта модель полезна для нашего понимания динамики формирования планет. В истории эволюции каждой экзопланеты действуют сложные взаимодействующие силы, но субнептуны, в частности, трудно понять, учитывая, что мы можем видеть их только на расстоянии.
По мере совершенствования наших технологий и сбора большего количества данных об этих многочисленных экзопланетах, возможно, мы сможем окончательно найти решение проблемы вырожденности, которую они представляют. А пока, возможно, лучше не надеяться на слишком много водных миров.
Предоставлено [Universe Today](https://phys.org/partners/universe-today/)