Расплавленные экзопланеты могут объяснить образование подобных Земле миров

Изучение расплавленных экзопланет вокруг звезд, подобных Солнцу, может дать ответы относительно формирования планет, подобных Земле, и эволюции нашего мира.

Исследователи из Университета Берна обнаружили, что Земля была бы примерно на 5% больше, если бы она была горячей и расплавленной, а не скалистой и твердой. Определение различий между скалистыми экзопланетами и их горячими расплавленными аналогами жизненно важно для поиска похожих на Землю экзопланет, вращающихся вокруг звезд вне Солнечной системы. 

Тот факт, что скалистые экзопланеты размером примерно с Землю невелики по сравнению с другими планетами, делает их чрезвычайно трудными для обнаружения. Идентификация скалистой экзопланеты вокруг яркой, подобной Солнцу звезды, вероятно, будет невозможна до запуска миссии PLATO в 2026 году. К счастью, обнаружение планет размером с Землю вокруг более холодных и более мелких звезд, таких как красные карлики Траппист-1 или Проксима б в настоящее время возможно. 

Поиск расплавленных экзопланет может помочь астрономам исследовать темноту космоса и идентифицировать скалистые экзопланеты размером с Землю вокруг звезд, как наша. 

«Скалистая планета, горячая, расплавленная и, возможно, таящая в себе большую, дросселированную атмосферу, помечает все рамки», – говорит астрофизик Дэн Бауэр. «Такая планета может быть более легко видна телескопам из-за сильного исходящего излучения, чем ее твердый аналог».

Информация об этих горячих, расплавленных мирах, может также научить астрономов и астрофизиков больше тому, как планеты, такие как наша формировались. Это связано с тем, что такие скалистые планеты, как Земля, построены из «остатков остатков» – материала, не используемого при образовании звезд или планет-гигантов. 

«Все, что не попадает в центральную звезду или гигантскую планету, может в конечном итоге сформировать гораздо меньшую земную планету», – говорит Бауэр. «У нас есть основания полагать, что процессы, происходящие в течение детских лет планеты имеет основополагающее значение в определении ее жизненного пути».

Это заставило Бауэра и команду его коллег попытаться обнаружить наблюдаемые характеристики такой планеты. Полученное в результате исследование, опубликованное в журнале Astronomy and Astrophysics,  показывает, что расплавленная Земля будет иметь радиус примерно на 5% больше, чем фактический твердый аналог. Они полагают, что это неравенство в размерах является результатом различий в поведении между твердыми и расплавленными материалами в экстремальных условиях, возникающих под поверхностью планеты. 

Как объясняет Бауэр: «По сути, расплавленный силикат занимает больший объем, чем его эквивалентное твердое вещество, и это увеличивает размер планеты».

Эта 5-процентная разница в радиусах – это то, что в настоящее время можно измерить, и будущие достижения, такие как космический телескоп CHEOPS должны сделать это еще проще. 

Читайте: Вот как работает миссия Европейского космического агентства CHEOPS

Фактически, самая последняя коллекция данных экзопланет предполагает, что расплавленные планеты с малой массой, поддерживаемые интенсивным звездным светом, могут уже присутствовать в каталоге экзопланет. Некоторые из этих планет вполне могут быть похожими на Землю в отношении материала, из которого они сформированы. 

Однако даже полностью расплавленная планета не сможет объяснить наблюдения за наиболее экстремальными планетами низкой плотности. Исследовательская группа предполагает, что эти планеты образуются в результате расплавления планет, высвобождающих или выделяющих газы, в больших атмосферах газа, первоначально захваченного внутренней магмой. Это приведет к уменьшению наблюдаемой плотности экзопланеты. 

Исследование и его дальнейшее продолжение имеют более широкий и важный контекст, указывает Бауэр. Это исследование истории нашей собственной планеты, как она сформировалась и как она развивалась. 

«Очевидно, что мы никогда не сможем наблюдать нашу собственную Землю в ее истории, когда она также была горячей и расплавленной. Но что интересно, экзопланетная наука открывает двери для наблюдений за ранними аналогами Земли и ранней Венеры, которые могут существенно повлиять на наше понимание планет», – говорит астрофизик. «Думая о Земле в контексте экзопланет, и наоборот, открываются новые возможности для понимания планет как внутри, так и за пределами Солнечной системы».

DOI: 10.1051/0004-6361/201935710

Вас также может заинтересовать:

• Экзопланета WASP-79b имеет желтое небо
• Звезда Kepler-1649 имеет экзопланету земного размера в обитаемой зоне
• Инопланетная жизнь может выжить на большем количестве планет, чем мы думали