Большинство лавовых планет оказались похожими на торт
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Международная исследовательская группа с участием ученых Сколтеха разработала способ создания одномерных квантовых проводов в структурах из двух разных двумерных материалов — диселенида молибдена и диселенида вольфрама. В основе технологии, которую представят на конференции «Микроэлектронные системы-2026» в Сколтехе, лежит растяжение слоев, при котором меняется взаимное расположение атомов между слоями, а вместе с ним — электронные и оптические характеристики. Это позволяет настраивать поведение материала без химических добавок и сложной обработки. Такой подход может лечь в основу гибкой электроники и устройств, реагирующих на давление, изгиб или растяжение.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии