Из чего состоят планеты, или где «заканчивается Земля»

По мнению исследователей, на обширном пространстве нашей Галактики можно без особого труда определить планеты земного типа.

Есть ли во Вселенной вторая Земля? Наши знания о планетных системах постоянно растут, поскольку новые технологии совершенствуют возможности наблюдений. На сегодняшний день за пределами Солнечной системы уже обнаружено около четырех тысяч планет. Их массы и радиусы можно использовать для определения средней плотности, но не точного химического состава и структуры. Таким образом, интригующий вопрос о том, как выглядят экзопланеты, остается открытым.

«Теоретически мы можем предположить различные композиции, такие как мир, состоящий только из воды, или полностью каменные экзопланеты, к примеру, обладающие атмосферой из водорода и гелия, и подсчитать, какие радиусы могут быть у таких планет», – объясняет Майкл Лозовский, докторант из группы профессора Равита Хеллинга в Институте вычислительной науки при Цюрихском университете (Швейцария).

Ограничение состава планет

Ученые использовали базы данных и статистические инструменты, чтобы охарактеризовать экзопланеты и их атмосферы. Планетные системы довольно распространены, однако непосредственно измеренные данные ранее не позволяли исследователям определять их точную структуру, поскольку разные составы могут приводить к одинаковой массе и радиусу. Чтобы повысить точность данных, научная группа также исследовала предполагаемую внутреннюю структуру, температуру и отражательную способность у 83 из известных планет, для которых массы и радиусы хорошо определены.

«Мы применили статистический анализ для определения пределов возможных композиций. Используя базу данных обнаруженных экзопланет, мы установили, что у каждой теоретической планетарной структуры имеется «пороговый радиус», за пределами которого не может быть планет определенного состава», – объясняет Майкл Лозовский.

Важным фактором при определении порогового радиуса является количество элементов в газообразном слое, которые тяжелее гелия, процентное соотношение водорода и гелия, а также распределение элементов в атмосфере.

Суперземли и мининептуны

Исследователи из Института вычислительной науки обнаружили, что планеты с радиусом менее 1,4  радиуса Земли могут быть земного типа, а экзомиры с радиусом выше этого порога содержат более высокую долю силикатов или других легких материалов. Большинство планет с радиусом выше 1,6 радиуса Земли должны иметь слой газообразного водорода или воды в дополнение к их скалистому ядру, в то время как экзопланеты в 2,6 раза превышающие Землю по размеру не должны быть водными мирами и поэтому могут быть окружены плотной атмосферой. Ожидается, что планеты с радиусом более 4 радиусов Земли будут газообразными и как минимум на 10 процентов состоять из водорода и гелия, подобно Урану и Нептуну.

Результаты исследования дают новое представление о развитии и разнообразии экзопланет. Особенно интересный порог касается разницы между крупными землеподобными планетами, которые иначе называются суперземлями, и небольшими газовыми планетами, также называемыми мининептунами. По мнению исследователей, граница составляет 3 радиуса Земли. Таким образом, на обширном пространстве нашей Галактики ниже этого порога можно без особого труда найти землеподобные планеты.

Арина Васильева
редактор-переводчик
Читайте и распечатывайте последние новости астрономии, космоса и космонавтики на сайте https://in-space.ru
Наверх