Дом сверкающего неба и лавовых морей поможет понять эволюцию Земли

Лавовые миры — массивные экзопланеты, на которых сверкают небеса и бурлят вулканические моря, называемые океанами магмы, — совсем не похожи на планеты нашей Солнечной системы.

Почти 50% всех обнаруженных каменистых экзопланет способны поддерживать магму на своей поверхности, вероятно, потому, что эти планеты находятся так близко к своим звездам-хозяевам, что обращаются вокруг них менее чем за 10 дней. Такая близость приводит к тому, что планету бомбардируют суровые погодные условия и доводят температуру поверхности до экстремальных значений, делая ее практически полностью негостеприимной для жизни в том виде, в котором мы ее знаем сегодня.

В новом исследовании ученые показали, что эти расплавленные океаны оказывают большое влияние на наблюдаемые свойства горячих каменистых суперземель, такие как их размер и эволюционный путь.

Исследование, опубликованное недавно в журнале The Astrophysical Journal, показало, что из-за чрезвычайно сжимаемой природы лавы океаны магмы могут приводить к тому, что богатые лавой планеты без атмосферы будут несколько плотнее аналогичных по размеру твердых планет, а также влиять на структуру их мантии — толстого внутреннего слоя, окружающего ядро планеты.

Несмотря на это, поскольку эти объекты, как известно, мало изучены, охарактеризовать фундаментальные особенности лавовых планет может оказаться непростой задачей, говорит Кирстен Боли, ведущий автор исследования и аспирант астрономического факультета Университета штата Огайо.

Лавовые миры — это очень странные и интересные объекты, и из-за того, как мы обнаруживаем экзопланеты, мы более предвзято относимся к их обнаружению», — говорит Боли, чьи исследования посвящены пониманию того, какие основные компоненты делают экзопланеты уникальными и как изменение этих элементов или, в случае лавовых миров, их температуры, может полностью изменить их».

Одной из наиболее известных загадочных горящих планет является 55 Cancri e — экзопланета, находящаяся на расстоянии около 41 светового года от Земли, которую ученые называют домом как для сверкающего неба, так и для бурлящих лавовых морей.

В то время как в нашей Солнечной системе есть объекты, например, луна Юпитера Ио, которые отличаются высокой вулканической активностью, в нашей части космоса нет настоящих лавовых планет, к которым ученые могли бы подойти вплотную и изучить их. Однако изучение того, как состав магматических океанов влияет на эволюцию других планет, например, как долго они остаются расплавленными и по каким причинам в конце концов остывают, может дать ключ к разгадке огненной истории Земли, считает Болей.

Когда планеты только формируются, особенно скалистые земные планеты, они проходят через стадию магматического океана, когда они остывают, — говорит Болей.

Поэтому лавовые миры могут дать нам некоторое представление о том, что могло произойти в процессе эволюции практически любой земной планеты.

Используя программу моделирования экзопланетных интерьеров Exoplex и данные, собранные в ходе предыдущих исследований, для создания модуля, включающего информацию о нескольких типах состава магмы, исследователи смоделировали несколько сценариев эволюции землеподобной планеты с температурой поверхности от 2600 до 3860 градусов по Фаренгейту — температурой плавления, при которой твердая мантия планеты превращается в жидкость.

На основе созданных моделей специалисты смогли установить, что мантии планет с магматическим океаном могут принимать одну из трех форм: первая — когда вся мантия полностью расплавлена, вторая — когда океан магмы находится на поверхности, и третья — модель типа «сэндвич», состоящая из океана магмы на поверхности, слоя твердых пород в центре и еще одного слоя расплавленной магмы, расположенного ближе всего к ядру планеты.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что вторая и третья формы встречаются несколько чаще, чем полностью расплавленные планеты. В зависимости от состава магматических океанов, некоторые экзопланеты без атмосферы лучше других способны удерживать летучие элементы — такие соединения, как кислород и углерод, необходимые для формирования ранних атмосфер, — в течение миллиардов лет.

Например, в исследовании отмечается, что планета класса базальной магмы, которая в 4 раза массивнее Земли, может удерживать более чем в 130 раз большую массу воды, чем в современных океанах Земли, и примерно в 1000 раз большее количество углерода, чем сейчас присутствует в поверхности и коре планеты.

Когда мы говорим об эволюции планеты и ее потенциальном содержании различных элементов, необходимых для поддержания жизни, способность задерживать большое количество летучих элементов в своей мантии может иметь большие последствия для обитаемости, — сказал Болей.

Лавовые планеты еще далеки от того, чтобы стать достаточно пригодными для жизни, но важно понять процессы, которые помогают этим мирам достичь цели.

Тем не менее, данное исследование ясно показывает, что измерение их плотности — не самый лучший способ охарактеризовать эти миры при сравнении их с твердыми экзопланетами, поскольку океан магмы не увеличивает и не уменьшает плотность планеты.

Вместо этого их исследование показывает, что ученые должны сосредоточиться на других земных параметрах, таких как колебания силы тяжести на поверхности планеты, чтобы проверить свои теории о том, как функционируют горячие лавовые миры, особенно если будущие исследователи планируют использовать полученные данные для помощи в более крупных планетарных исследованиях.

Эта работа, представляющая собой сочетание наук о Земле и астрономии, открывает новые интересные вопросы о лавовых мирах, — заключает Болей.

26.09.2023

Космос

Кислородом не пахнет: ученые обнаружили следы жизни в космосе
Кислородом не пахнет: ученые обнаружили следы жизни в космосе

Астрономы обнаружили в атмосфере экзоплан...

Углекислый тупик: почему Марс променял океаны на пустыню
Углекислый тупик: почему Марс променял океаны на пустыню

Марсоход NASA Curiosity обнаружил следы углеро...

Не по учебнику: открыта первая планета с орбитой под 90 градусов
Не по учебнику: открыта первая планета с орбитой под 90 градусов

Астрономы обнаружили необычную планету, котора...

Планета-загадка: что скрывает раскаленный двойник Земли
Планета-загадка: что скрывает раскаленный двойник Земли

Ученые из Юго-Западного исследовательског...

Космический фильтр: почему Земля недополучает углеродистые метеориты
Космический фильтр: почему Земля недополучает углеродистые метеориты

Международная группа ученых, возможно, нашла о...

Мусорный пояс Земли: назрело время уборки
Мусорный пояс Земли: назрело время уборки

Пол Костек, старший член IEEE и системный...

Космический маяк: астрономы застали черную дыру за необычной работой
Космический маяк: астрономы застали черную дыру за необычной работой

В центре большинства галактик скрываются сверх...

Нижегородские ученые пытаются поймать темную материю
Нижегородские ученые пытаются поймать темную материю

Темная материя — загадка Вселенной....

Субнептуны: как планеты выживают в огненном кольце звезд
Субнептуны: как планеты выживают в огненном кольце звезд

Ученые из Университета штата Пенсильвания...

Часы из космоса: что тикает в созвездии Большой Медведицы
Часы из космоса: что тикает в созвездии Большой Медведицы

Международная группа астрономов, включая учено...

Звездный детектив: кто выжил в кипящей Вселенной
Звездный детектив: кто выжил в кипящей Вселенной

Группа ученых из Мичиганского университет...

Тепловые карты Луны покажут, что скрывают темные кратеры в тени
Тепловые карты Луны покажут, что скрывают темные кратеры в тени

26 февраля тепловизионная камера, созданная уч...

Марсианские окаменелости: что скрывает Красная планета
Марсианские окаменелости: что скрывает Красная планета

Четыре миллиарда лет назад на Земле ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые нашли связь между перестройками в ДНК и маскировкой у палочников
Ученые нашли связь между перестройками в ДНК и маскировкой у палочников
ИМТ против качков: спортсменам не подходят общие нормы
ИМТ против качков: спортсменам не подходят общие нормы
Когда папе грустно: как депрессия отца меняет детей
Когда папе грустно: как депрессия отца меняет детей
Ученые нашли связь между океаном и экстремальными дождями в Китае
Ученые нашли связь между океаном и экстремальными дождями в Китае
24,6% КПД и 3000 сгибаний: что еще показали испытания гибких солнечных элементов
24,6% КПД и 3000 сгибаний: что еще показали испытания гибких солнечных элементов
NatComm: Электроны в антиферромагнетиках ведут себя не по правилам
NatComm: Электроны в антиферромагнетиках ведут себя не по правилам
Как Counterfactual SMOTE улучшает диагностику редких заболеваний
Как Counterfactual SMOTE улучшает диагностику редких заболеваний
Шоколадный тест: как социальный статус меняет наше пищевое поведение
Шоколадный тест: как социальный статус меняет наше пищевое поведение
Sensors: Радары спасают китов от столкновений с лодками
Sensors: Радары спасают китов от столкновений с лодками
Почему одни пары работают как часы, а другие — как разбитый будильник
Почему одни пары работают как часы, а другие — как разбитый будильник
Нож не нужен: простой тест спасает от инсульта без операции
Нож не нужен: простой тест спасает от инсульта без операции
Кипяток из недр: зачем химики изучают байкальские термы
Кипяток из недр: зачем химики изучают байкальские термы
Генетика против статистики: новый алгоритм спасает тех, кого пропускают врачи
Генетика против статистики: новый алгоритм спасает тех, кого пропускают врачи
Сезон отстрела: как доступность ружей повышает кривую насилия
Сезон отстрела: как доступность ружей повышает кривую насилия
Химики из Санкт-Петербурга научились добывать лантаноиды без перегрева
Химики из Санкт-Петербурга научились добывать лантаноиды без перегрева

Новости компаний, релизы

Оперировать в VR: студенты придумали симулятор для хирургов
Без готовых рецептов: эксперты — о том, как работать с молодежью
Космический рывок: что скрывает новый нацпроект
От лесов до памятников: как дроны меняют жизнь края
Кто рулит квадрокоптером лучше всех? Итоги турнира «Новая высота»