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


Подписаться в Telegram



Космос

Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе
Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе

В космосе есть место, куда астрономы не р...

Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную

Астрономы могут заглянуть в прошлое, набл...

В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд
В ЮФУ предложили новую модель компактных звезд

Новую модель компактных звезд предложили учены...

Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой
Astronomy & Astrophysics: Астрофизики измерили поведение частиц в килоновой

После столкновения двух нейтронных звезд и&nbs...

Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары
Наноспутник будет искать нефтяные пятна и предсказывать лесные пожары

Два космических аппарата Самарского университе...

В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника
В АмГУ разработали модуль для российско-белорусского спутника

Проект инженеров Амурского госуниверситета поб...

Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах
Planetary Science Journal: Большое красное пятно Юпитера меняется в размерах

С помощью телескопа Хаббл астрономы наблюдали ...

DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом
DPS56: На экзопланеты полезно взглянуть под другим углом

Астрономы сравнили чёткие снимки Урана от ...

MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика
MNRAS: Открыта самая удаленная вращающаяся дисковая галактика

С помощью телескопа ALMA ученые обнаружили отд...

Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система
Nature Astronomy: Открытие помогает понять, как возникла Солнечная система

Астрономы обнаружили новые детали газовых пото...

Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля
Science: Ученые создают глобальные карты коронального магнитного поля

Учёные впервые проводили практически ежедневны...

A&A: Ученые обнаружили планету на орбите ближайшей к нашему Солнцу звезды
A&A: Ученые обнаружили планету на орбите ближайшей к нашему Солнцу звезды

С помощью Очень большого телескопа Европейской...

Nature Astronomy: Поверхность Цереры состоит изо льда более чем на 90%
Nature Astronomy: Поверхность Цереры состоит изо льда более чем на 90%

С 1801 года, когда Джузеппе Пиацци открыл перв...

Science Advances: Возможно, в глине Марса хранится часть атмосферы
Science Advances: Возможно, в глине Марса хранится часть атмосферы

Марс не всегда был холодной пустыней...

Journal of Neurochemistry: Космические лучи нарушают когнитивную активность
Journal of Neurochemistry: Космические лучи нарушают когнитивную активность

Радиация из космоса может быть опасна для...

Nature Astronomy: Астрономы разглядели уникальную асимметричную экзопланету
Nature Astronomy: Астрономы разглядели уникальную асимметричную экзопланету

С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб а...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе
Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду
ИИ помог восстановить 3d барельефа буддийского храма по фото 134-летней давности
ИИ помог восстановить 3d барельефа буддийского храма по фото 134-летней давности
Ректор НИЯУ МИФИ призвал вузы запускать бизнес
Ректор НИЯУ МИФИ призвал вузы запускать бизнес
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Как человек проживает смерть родных