• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.09.2023
Игорь Байдов
1 230

Большинство лавовых планет оказались похожими на торт

4.0

Лавовые миры — экзопланеты, напоминающие горячую молодую Землю. Изучение этих объектов очень важно для ученых, потому что может пролить свет на неизвестные процессы эволюции планет земной группы. Американские исследователи построили модель, с помощью которой определили, какой тип лавовых миров наиболее распространен в космосе, а также узнали, как именно океаны расплавленной магмы могут влиять на характеристики таких экзопланет.

Лава
Магма, которая излилась на земную поверхность, называется лавой. / © DENIS BUDKOV / Автор: Messiena Lucretius

Наша планета, как и любое подобное космическое тело, проходит различные стадии эволюции. Например, по мнению многих геологов, 4,5 миллиарда лет назад после формирования молодая Земля переживала фазу океана магмы. Тогда на планете были экстремальные температуры, а ее поверхность состояла из расплавленной магмы. Постепенно ядро охладилось, через каких-то 100 миллионов лет магма затвердела и кристаллизовалась, появились первые горные породы. Спустя еще несколько сотен миллионов лет стала образовываться земная кора. 

Cегодня у ученых нет полной картины формирования молодой Земли (как и других планет земной группы), пока в точности не известны механизмы, которые запустили «адские условия» на ее поверхности. Непонятно, как сильно эти процессы повлияли на дальнейшее ее развитие, и вообще могли ли они стать причиной возникновения жизни. 

Можно ли разобраться в этих вопросах? Ведь вернуться в прошлое, чтобы исследовать молодую Землю научными приборами, не под силу никому. Один из способов — изучить планеты, которые находятся на стадии эволюции (хотя бы относительно похожей), на которой была Земля миллиарды лет назад. В Солнечной системе таких тел нет, но они есть за ее пределами — и это экзопланеты.

Речь о лавовых мирах — типе землеподобных экзопланет, поверхность которых частично или полностью покрыта океаном расплавленной магмы. Самый известный их представитель — «суперземля» 55 Рака e (55 Cancri e), открытая в 2004 году американскими учеными методом доплеровской спектроскопии. Она находится на расстоянии 41 светового года от Солнца.

Экзопланета вращается вокруг солнцеподобной звезды 55 Рака A в двойной системе 55 Рака и расположена достаточно близко к родительскому светилу — полный оборот вокруг него она делает за 18 часов. 

Масса 55 Рака e равна восьми массам Земли, а диаметр составляет около двух диаметров нашей планеты. С помощью космических телескопов ученые выяснили, что экзопланета находится в приливном захвате: одной стороной она всегда обращена к материнской звезде (дневная), а другая все время погружена в тень (ночная). На поверхности 55 Рака e очень жарко. Дневная сторона нагрета до 2400 градусов Цельсия и представляет собой сплошной океан магмы, на ночной температура достигает 1100 градусов. 

Пока открыто очень мало экзопланет того же класса, что 55 Рака e, — их количество можно пересчитать по пальцам. Поскольку такие объекты недостаточно исследованы, ученым не просто изучить их устройство и геологические процессы, которые там протекают. 

Экзопланета 55 Рака e
Экзопланета 55 Рака e в представлении художника / ESA

Группа ученых из Университета штата Огайо и Юго-западного исследовательского института (оба в США) под руководством астронома Кирстен Болей воспользовалась программой моделирования каменистых экзопланет ExoPlex и всеми имеющимися научными данными о лавовых мирах, чтобы построить модель воздействия магмы на эволюцию этих тел. Результаты работы опубликованы в Astrophysical Journal.

«Магма менее плотная чем окружающие ее твердые породы, однако с увеличением давления она становится более сжимаемой. Поэтому неясно, как огромные океаны магмы могут повлиять на размеры и плотность планеты. Это мы и попытались выяснить», — пояснила Болей.  

Ученые смоделировали несколько сценариев эволюции каменистых землеподобных планет с температурой поверхности от 1427 до 2127 градусов Цельсия. Исследователи подбирали температуру, при которой произошло бы плавление твердой мантии (магма возникает в мантии).

Модели выявили, что лавовые планеты могут существовать в трех вариантах:

1. С полностью расплавленной мантией;

2. Лишь с поверхностным океаном магмы, под которым лежат твердые породы;

    3. Или в виде «трехслойного торта», состоящего из поверхностного океана магмы, слоя твердой породы и еще одного слоя расплавленной магмы, расположенного ближе к ядру планеты.

      Результаты исследования показали, что второй и третий типы лавовых планет намного чаще встречаются во Вселенной, чем первый тип. Кроме того, лавовые планеты в виде «трехслойного торта», лишенные атмосферы, должны лучше других подобных объектов удерживать летучие органические соединения, содержащие кислород и углерод, которые необходимы для формирования газовых оболочек (ученые считают, что на это может уйти миллиард лет, а на то, чтобы стать потенциально обитаемыми, еще несколько миллиардов). 

      Согласно выводам авторов работы, «трехслойные» лавовые миры, которые в четыре раза массивнее Земли, могут удерживать в 130 раз больший объем воды, чем во всех земных океанах, а также хранить примерно в 1000 раз больше углерода, чем содержится на поверхности нашей планеты и в земной коре.

      «Огромные расплавленные океаны магмы могут воздействовать на физические свойства горячих суперземель — например, влиять на их размер. Из-за чрезвычайно сжимаемой магмы такие океаны могут привести к тому, что лавовые миры, лишенные атмосферы, будут более плотными, чем каменистые планеты аналогичного размера», — объяснила Болей.  

      Астроном отметила, что если ученые узнают, как состав океанов магмы связан с эволюцией лавовых планет, как долго эти расплавленные океаны могут находятся в таком состоянии и по каким причинам они могут остыть, это даст ключ к разгадке тайн формирования молодой Земли и других планет земной группы.

      Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
      Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
      Вчера, 10:00
      ПНИПУ

      Карбонат натрия — один из важных сырьевых материалов, который широко применяют в химической, пищевой, металлургической, текстильной промышленностях и многих других областях. При производстве кальцинированной соды (карбоната натрия) образуется большое количество отходов. Распространенный способ их размещения в окружающей среде — шламохранилище рядом с содовым заводом. При таком подходе на долгосрочной основе занимаются большие площади, происходит загрязнение атмосферного воздуха, подземных вод и почвы, эта территория не может обеспечить устойчивое ресурсное и экономическое развитие. Ученые ПНИПУ предложили новый способ использования отходов содового производства для дорожного строительства. Разработка позволит укрепить грунтовые элементы автомобильных дорог, снизить стоимость транспортного строительства и сократить накопленные объемы шлама.

      17 июля
      Татьяна

      В 2020 году «охотник за чужими мирами», аппарат NASA TESS, обнаружил перспективного кандидата размером с Юпитер. Его обозначили как TIC 241249530 b. В новой работе американские астрономы подтвердили планетную природу объекта и уточнили параметры орбиты. Она оказалась сильно вытянутой, словно огурец. Вероятно, гигант еще не успел мигрировать ближе к звезде и стать настоящим горячим юпитером. Для экзопланет, открытых транзитным методом, это первый случай.

      Позавчера, 08:56
      Александр Березин

      Следы на костях гигантского вымершего броненосца показали, что человек добрался до территории современной Аргентины еще в последний ледниковый максимум. Это намного раньше, чем устоявшиеся в научной литературе даты. Похоже, прежние представления о расселении людей в Новом Свете все меньше соответствуют новым археологическим данным.

      15 июля
      Александр Березин

      Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

      16 июля
      Александр Березин

      Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

      13 июля
      Татьяна

      Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

      25 июня
      Игорь Байдов

      Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

      21 июня
      Nadya

      Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

      1 июля
      Александр Березин

      Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

      [miniorange_social_login]

      Комментарии

      Написать комментарий
      Подтвердить?
      Подтвердить?
      Причина отклонения
      Подтвердить?
      Не получилось опубликовать!

      Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

      Понятно
      Жалоба отправлена

      Мы обязательно проверим комментарий и
      при необходимости примем меры.

      Спасибо
      Аккаунт заблокирован!

      Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

      Понятно
      Что-то пошло не так!

      Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

      Понятно
      Лучшие материалы
      Войти
      Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
      Ваша заявка получена

      Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

      Понятно
      Ваше сообщение получено

      Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

      Понятно