Водные миры – экзопланеты

Дата: 2018-11-24

Экзопланета в представлении художника.

Как известно, название нашей планеты — Земля. Не совсем верно ведь 71% ее поверхности покрывают океаны. А где еще в солнечной системе присутствуют водоемы?

Первые следы наличия жидкой воды на других телах солнечной системы были получены в 1979 году при пролете двух Вояджеров мимо спутника Юпитера — Европы. На данный момент точно известно о наличии озер на поверхности Титана, правда состоящих из метана. И подповерхностных океанах из воды у еще трех тел — Европы, Ганимеда и Калисто. А также возможно наличие водоемов у некоторых других тел солнечной системы. Что является манящим фактором. И понятное дело — вода это одно из ключевых условий для наличия какой-либо жизни. А, что можно сказать о водных мирах далеких планет? Как они формируются? Могут ли они быть обитаемы и если да, то какие эти существа? Дружелюбные или как мы? Давайте постараемся разобраться в этом вопросе.

В последние годы было открыто множество экстрасолнечных планет — горячих юпитеров, вращающихся на близкой орбите к своей звезде. Где в соответствии с современными представлениями об образовании и эволюции планетных систем, они просто не могли сформироваться. Было сделано предположение, что планеты могут уже после своего формирования мигрировать на более близкие к своей звезде орбиты, в том числе и в обитаемую зону.

Если в процессе формирования планетной системы формирующейся на большом удалении от своей звезды, протопланета достигает массы приблизительно в 10 земных масс, то она становится достаточно массивной, чтобы притягивать к себе водород и гелий, и превращается, в конце концов, в газового гиганта. Планета чуть меньшей массы, оказывается состоящей преимущественно из льда и камней. Со временем орбита планеты может изменится и оказаться достаточно близкой к своей звезде для того, чтобы внешняя ледяная кора планеты расплавилась и оказалась полностью покрыта океаном жидкой воды, глубиной до 140 километров. Давление на дне такого океана составит от 10 до 20 тысяч атмосфер, достаточное, чтобы превратить подлодку в винтажные консервы. И достаточным для формирования полиморфных модификаций льда, которые тяжелее жидкой воды и при таком давлении никогда не будут таять.

С формированием нам уже кое-что известно, а что можно сказать об обитании планет-океанов? Было бы чудесно. Но для начала такой водный мир должен соответствовать хотя бы трем критериям: во-первых, разумеется, необходимо достаточно высокое содержание углекислого газа в атмосфере; во-вторых экзопланета должна вращаться вокруг своей оси как минимум в 3 раза быстрее Земли; в-третьих, планета должна находится на подходящем расстоянии от своего солнца. Лучшим представителем на сегодня является планета «Глизе 1214 b», экзопланету звезды JJ1214 в созвездии Змееносца, которая расположилось на расстоянии примерно в 40 световых лет от нас.

Планеты-океаны

Планета находится достаточно близко к материнской звезде. Масса планеты составляет 6,55 масс Земли. В то же время диаметр планеты превышает земное более чем в 2,5 раза. По массе и радиусу планеты предполагалось, что она состоит на 75% из воды и на 25% из каменистых материалов и железа. А атмосфера планеты содержит водород и гелий, и составляет 0,05% массы планеты. Впрочем, бороздить океаны долго не придется, поскольку это будет самая короткая кругосветка за всю историю. Ведь температура планеты варьируется в пределах от 120 градусов Цельсия до 280. Кроме того есть основание полагать, что атмосфера планеты состоит из густого водяного пара с небольшой примесью гелия и водорода. А учитывая высокую температуру на поверхности планеты считается, что вода находится в таких экзотических состояниях как горячий лед и супержидкая воды, которые не встречаются на Земле.

Да, конечно. Водные планеты существуют. И последние открытия говорят о том, что их не мало. Вопрос в другом — насколько вероятно, что они обитаемы? С одной стороны это те же океаны, как и на Земле, а с другой, что на этих планетах будет господствовать мощнейший парниковый эффект, в принципе, не позволяющий известной нам жизни существовать в их водах.

Но нужно понимать, что каждая планета-океан, это отдельный случай. Ведь климат таких водных миров будет зависеть от двух отличительных свойств воды. То, что она хорошо отражает тепло и свет в замороженном состоянии, а также удерживает тепло в парообразном состоянии. Соответственно чем больше льда и пара появляется на планете, тем сильнее она будет отражать или удерживать в себе тепло. Благодаря чему количество льда и пара будет увеличиваться само по себе с еще большей скоростью.

Однажды был проведен эксперимент при помощи компьютерной модели аналога солнечной системы, в котором вокруг звезды вращалась планета похожая по своим свойствам на Энцелад и Европу, но с размеров с Землю. Далее постепенно повышали яркость светила имитирую то, что происходило с Солнцем в последние 3-4 млрд лет, за которые его яркость выросла на 30%. Эти расчеты привели к относительно неожиданным результатам. Оказалось, что водные миры могут существовать лишь в двух формах. В формате полностью замороженного шара из льда, и в виде гигантского парника, в котором вся вода превратилась в пар. А эти условия весьма скудные. Аналоги земных океанов в таких мирах фактически ни когда не возникнут, так как процесс превращения планеты из снежка в паровой котел занимает мгновения по геологическим меркам. То есть это возможно, но вероятность небольшая.

Для запуска этой трансформации, как оказалось нужно неожиданно много энергии. Примерно в 1,7 раза больше чем сегодня получает наша планета от солнца. Тогда возникает вопрос — как Земля, учитывая ее большие запасы углекислоты и воды избежала подобной участи? Уникальная судьба нашей планеты объясняется тем, что ее поверхность покрыта не только водой, но и участками суши. Взаимодействие между молекулами углекислого газа, воды и селикатными горными породами удаляло излишки парниковых газов из атмосферы и возвращало их назад вместе с извержениями вулканов и другими видами геологической активности. Мешая тем самым превращению Земли в парник и помогая ей разморозиться при превращении в ледяной шар.

Все это ставит под сомнение обитаемость многих водных миров открытых в последние годы, таких как Кеплер-22b, Кеплер-62е и Кеплер-62f. Эти планеты считавшиеся мирами-океанами, могут на самом деле быть или парниками или планетами изо льда, абсолютно не приспособленными для поддержания жизни. И понятное дело — в таких условиях никакая косатка не выживет. Но речь не обязательно о них. Да, такая поверхность может быть покрыта атмосферой с преобладанием водяного пара. Продвигаясь глубже к центру планеты можно ожидать, что вода трансформируется в прессованные льды до того, как мы достигнем ядра планеты.

И среди всей этой толщи воды вполне могут обитать организмы. К примеру особые группы, так называемых, метанагенов, которые растут в отсутствии кислорода, а в качестве источника энергии, то есть пищи, используют водород образуя газ метан. Для них температура в 120 градусов по Цельсию не помеха, а напротив среда для горячего размножения. Да и вообще, кто знает какие формы жизни породила вселенная в этих уголках злого космоса? В любом случае говорить наверняка еще рано. Осталось только добраться до них и убедиться в этом лично. А что вы ожидаете от планет-океанов?

Новости астрономии
Все про космос inspaceblog.net