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

Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе

Астрономы запечатлели массивное столкновение г...

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд

Первые научные снимки, сделанные спутником Euc...

Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты

Международная команда под руководством ис...

Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды

Ученые-планетологи из Университета Колора...

EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&...

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
APA: Молодые сотрудники чаще остальных страдают на работе от одиночества
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
С расстройствами пищевого поведения можно бороться силой мысли
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Journal of Experimental Psychology: General: Мы переоцениваем пользу неудачи
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Диспаритет женских и мужских карьер в STEM связан с женской мнительностью
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature: Диета отцов влияет на семя и на здоровье их сыновей
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста

Новости компаний, релизы

Российские ученые выяснили, что за пять лет число случаев нетрудоспособности из-за онкологии выросло в стране почти на 70%
Экономика России теряет миллиарды из-за влияния рака на трудовые ресурсы
Китай стал ведущим научно-образовательным партнером России в 2023 году, впервые опередив страны СНГ
Сеченовский Университет и российская фармкомпания «Акрихин» разработают инновационные препараты для лечения сахарного диабет...
В СПбГУ разработали программно-аппаратное решение для защиты дронов от киберугроз