Планета полностью покрытая льдом

Gliese 436 b — горящая ледяная экзопланета

Художественное представление экзопланеты Gliese 436 b, которая оставляет газовый след

Научная фантастика умудряется удивлять нас время от времени. Однако, есть кое-что, что заставит стыдиться даже научную фантастику – экзопланета, покрытая слоем горячего льда. Некоторые называют это горящей ледяной планетой, но на самом деле огня нет. Это просто лед, который невероятно горячий, но он никогда не тает и не испаряется, несмотря на чрезвычайно высокую температуру.

Как это вообще возможно?

Экзопланета Gliese 436 b или GJ 436 b названа так, потому что она вращается вокруг звезды красного карлика, известной как Gliese 436. Джеффри Марси из Калифорнийского университета и Р. Пол Батлер из Вашингтонского института Карнеги отдельно обнаружили эту планету в августе 2004 года.

В 2007 году планета была вновь найдена проходящей через ее звезду, и на этот раз ученые измерили точный радиус планеты вместе с ее массой и обнаружили, что она была почти размером с Нептун. По сравнению с Ураном диаметр Gliese 436 b на 4000 километров больше.

Экзопланета путешествует очень близко к своей главной звезде на расстоянии 4 000 000 километров. Это в 15 раз ближе к Gliese 436 по сравнению со средним расстоянием Меркурия от Солнца. Ученые подсчитали, что средняя температура поверхности планеты составляет 439 градусов по Цельсию.

GJ 436 b расположена в созвездии Льва на расстоянии примерно 33,1 световых лет от нашей Солнечной системы. Планета совершает один полный оборот вокруг своей ведущей звезды за 2 дня и 15,5 часа (измеряется по времени Земли).

Сравнительные размеры Gliese 436 b и Земли

С учетом того, что планета находится на близком расстоянии от звезды, очень маловероятно, что у нее будет ​​высокая температура поверхности исключительно из-за излучений. Ученые говорят, что побег газа вызывает парниковый эффект, который и приводит к такой высокой температуре.

На основании информации, собранной о размерах и массе Gliese 436 b во время его транзита, ученые пришли к выводу, что планета состоит в основном из воды. Этот вывод был сделан на основе моделей Джонатана Фортни. Фортни работает в исследовательском центре НАМА Эймс, Моффетт Филд, Калифорния.

Самое интересное утверждение о планете было то, что она покрыта слоем горячего льда, который является одной из нескольких экзотических форм, которые вода может принимать под чрезвычайно высоким давлением. Ученые утверждают, что из-за сильной гравитации и сильного давления внутри вода превратилась в экзотический лед.

Из-за большой силы тяжести лед не испаряется, несмотря на то, что температура более чем в 4 раза превышает температуру кипения воды.

Это странная экзотическая форма льда и называется Лед X. Этот лед нельзя держать в руках или класть в рот, потому что он настолько горячий, что может сжечь и растопить даже кости.

Еще более озадачивает тот факт, что ученые говорят, что планета действительно была образована в виде газового гиганта и находилась гораздо дальше от звезды-хозяина, чем сейчас.

Они предполагают, что планета действительно путешествовала, и когда она приблизилась достаточно близко к звезде-хозяину, водородный слой был сорван процессом, известным как выброс корональной массы.

Однако при измерении радиуса во время прохождения планеты через ее звезду было понятно, что одного льда недостаточно, чтобы дать планете свой радиус. Поэтому ученые предположили, что тонкий слой гелия и водорода покрывает весь слой льда. Ученые предполагают, что газообразный гелий и водород составляют около 10% от общей массы экзопланеты.

Космический телескоп Spitzer изучил яркость температуры планеты и обнаружил термохимическое неравновесие в ее атмосфере. Исследование показало, что в дневной атмосфере Gliese 436 b было гораздо больше угарного газа, тогда как метана мало. Это парадоксально, потому что в настоящее время модели планет требуют высокой концентрации метана и низкой концентрации газа в атмосферах планет с такой высокой температурой.

Обратите внимание, что хотя некоторые люди называют Gliese 436 b горящей ледяной планетой, экзотический лед на самом деле не горит. Это просто горячий лед . очень горячий лед!

Источник

5 ледяных спутников Солнечной системы, на которых может существовать жизнь

Европа, Титан, Энцелад, Ганимед и Каллисто

Внеземная жизнь может скрываться прямо на заднем дворе нашей родной планеты. Известно, что некоторые из ледяных спутников Юпитера и Сатурна могут иметь подземные океаны, в которых не исключается наличие микроскопической жизни. Даже в самых глубоких, тёмных и холодных участках Земли существуют жизненные формы, выживающие за счёт тепла и питательных веществ гидротермальных жерл. Этот факт доказывает, что жизнь может существовать даже в самых экстремальных условиях, правда, не в такой форме, какой мы привыкли видеть.

Европа

Поверхность спутника Юпитера — Европы, покрыта льдом. Поверхностная температура этого спутника составляет около −160 °C на экваторе и −220 °C на полюсах, что придаёт ледяной коре высокую прочность — её толщина составляет примерно 10—30 километров. Сейчас большинство учёных сходятся во мнении, что под поверхностными льдами Европы находится жидкий океан, в котором не исключено наличие микроскопической жизни.

О наличии жидкого океана также свидетельствуют 2 открытия, сделанные НАСА в 2012 и 2016 годах. На Европе были зафиксированы признаки выбросов водяного пара, что, вероятно, является результатом действия гейзеров. Пар, бьющий из трещин ледяной коры Европы, вылетает из них со скоростью около 700 м/с на высоту до 200 километров, после чего падает обратно. Подобные гейзеры также известны на Энцеладе, но, в отличие от его гейзеров, гейзеры Европы более мощные и выбрасывают чистый водяной пар без примеси льда и пыли.

Слева — Европа, справа — трещины на ледяном панцире спутника. Изображения сняты космическим аппаратом «Галилео»

Энцелад

Энцелад, являющийся спутником Сатурна, состоит в основном из водяного льда и имеет почти белую поверхность с рекордной в Солнечной системе чистотой и отражательной способностью. В 2005 году на его поверхности был открыт богатый водой шлейф, фонтанирующий из южной полярной области. Проведённые анализы выбросов указали на то, что они выбиваются из подповерхностного жидкого водного океана. Учёные считают, что температура его верхних слоёв может составлять около −45°С и с ростом глубины достигать +1 °С, что сравнимо с температурой арктических вод на Земле.

Согласно сведениям, собранным зондом в 2015 году при пролёте мимо Энцелада с рекордного расстояния в 25 километров, стало известно, что в выбрасываемой жидкости помимо воды также содержится большое количество водорода. Это указывает на активные гидротермальные процессы в океане Энцелада. Также учёные не исключают, что на дне океана могут происходить процессы восстановления углекислого газа до метана — подобная реакция схожа с активностью древних океанов Земли, которая стала источником энергии для первых организмов.

Слева — Энцелад, справа — водяной пар в южном полушарии Энцелада. Изображения сняты космическим аппаратом «Кассини»

Титан

Крупнейший спутник Сатурна, Титан, является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, у которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности. Жидкость на Титане представляет собой смесь жидких углеводородов, а также подповерхностный океан, который, предположительно, обладает экстремально высокой солёностью.

Несмотря на низкую температуру, которая составляет минус 170—180 °C, Титан сравнивают с Землёй на ранних стадиях её развития. В связи с этим учёные не исключают, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в особенности, в подземных водоёмах.

Слева — мультиспектральный снимок Титана, справа — ландшафт Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»

Ганимед и Каллисто

Спутники Юпитера Ганимед и Каллисто также могут иметь подземные жидкие океаны. Но в этих случаях их океаны были бы погребены под толстой корой, состоящей из скальных пород и льда, толщиной не менее 100 километров.

Учёные считают, что на Ганимеде и Каллисто с меньшей вероятностью могла бы зародиться жизнь, поскольку условия для жизни как таковой здесь несколько хуже по сравнению с их «водными» братьями. Например, несмотря на наличие у Каллисто водяного льда, возникновению жизни здесь мешает низкий тепловой поток из недр спутника. Поэтому на основе этих и других исследований считается, что среди всех спутников Солнечной системы у Европы и Энцелада имеются самые высокие шансы на поддержание жизни, по крайней мере, микробной. Но несмотря на это Европейское космическое агентство объявило о старте космической миссии в 2022 году в систему Юпитера, где основной упор будет сделан на исследовании Ганимеда и поиска признаков жизни на нём.

Слева -Каллисто, справа — Ганимед. Снимки с космического аппарата НАСА «Галилео»

Источник

Планета-океан: что обнаружили астрономы недалеко от Солнца

Мудрецы и слон

Команда астрономов из 19 научных центров отчиталась в журнале Astronomy & Astrophysics об исследовании удивительной планетной системы. Звезда L 98-59, она же TOI-175, находится всего в 35 световых годах от Солнца. Учитывая размеры Галактики, это буквально «за углом». В 2019 году орбитальный телескоп TESS, о котором мы подробно рассказывали, обнаружил у звезды три планеты. В соответствии с традицией, их обозначили L 98-59 b, L 98-59 c и L 98-59 d (планеты «нумеруются» буквами в хронологическом порядке их открытия).

Три планеты у одной звезды — богатый улов. Из более чем 3500 известных планетных систем, лишь примерно в каждой пятой астрономы насчитали два и более мира. Скорее всего, мультипланетные системы не редкость сами по себе. Но нам все еще сложно обнаруживать планеты, находящиеся далеко от родительской звезды. Так что обычно дело ограничивается открытием ближайшего к своему солнцу мира, а его более далекие соседи остаются за кадром. Лишь изредка экзопланеты так тесно толпятся вокруг звезды, что мы можем зафиксировать несколько штук. Именно так получилось в системе L 98-59. Там словно воплотилась пословица: «в тесноте, да не в обиде». Планеты b, с и d располагаются в 46, 33 и 21 раз ближе к своему солнцу, чем Земля — к своему. Год на них длится два, четыре и семь земных дней, соответственно.

И это большая удача для ученых, стремящихся открыть законы, по которым зарождаются и живут планетные системы. Ведь составить представление о системе в целом по одной планете так же трудно, как о слоне из известной притчи — по хоботу. Неудивительно, что астрономы обратили самое пристальное внимание на систему L 98-59, где слон присутствует в более полном составе.

Взвесить и обмерить

TESS использует для открытия экзопланет метод транзитов. Его суть проста: когда планета проходит между звездой и наблюдателем (это прохождение и называется транзитом), она затмевает собой часть света. Этот эффект повторяется при каждом обороте экзопланеты вокруг родительского светила. Такие периодически падения яркости и сигнализируют, что у звезды есть планета. Точно измерив процент затмеваемого света, астрономы могут определить и диаметр экзопланеты.

Этот метод открытия далеких миров необычайно продуктивен: более 70% из примерно 4800 известных планет были обнаружены именно так. Но у него есть свои ограничения. Например, орбита экзопланеты может попросту не пересекать линию «звезда — наблюдатель». Такие миры не совершают транзитов (потому и называются нетранзитными), то есть остаются невидимыми для этого метода.

Радиусы экзопланет L 98-59 b, c и d, по данным TESS, составляют от 0,8 до 1,6 земного. Это очень интригующие цифры. Планета размером с нашу едва ли окажется ледяной или газовой. Скорее всего, по своему химическому составу она будет сходна с Землей, а землеподобные миры по понятным причинам интересуют человечество больше любых других.

Однако чтобы уверенно судить о составе и строении планеты, нужно знать ее плотность. Плотность можно получить, разделив массу на объем, но вот массу невозможно измерить методом транзитов.

К счастью, все-таки существует способ «бросить» планету «на весы». Это другой классический подход — метод лучевых скоростей (с его помощью обнаружено примерно 20% известных экзопланет). Суть его в том, что притяжение планеты действует на родительскую звезду. Светило как бы пританцовывает на месте, чуть-чуть сдвигаясь навстречу собственному спутнику. Точные приборы улавливают в спектре звезды след этого движения. Метод лучевых скоростей позволяет определить массу планеты и выловить нетранзитные миры.

Разные научные группы дважды исследовали систему L 98-59 методом лучевых скоростей. В этих наблюдениях исследователи оценили массу двух из трех ее известных планет — L 98-59 c и L 98-59 d. Чтобы «взвесить» L 98-59 b, самую легкую из этой троицы, не хватало точности измерений. К тому же тогда астрономы не обнаружили в системе никаких новых экзопланет.

Авторы же новой работы использовали блистательный дуэт из самого большого в мире оптического телескопа VLT и сверхточного спектрографа ESPRESSO. Это позволило уточнить массы (а значит, плотность и состав) L 98-59 c и L 98-59 d, и результаты получились весьма интересными. Кроме того, ученые впервые «взвесили» миниатюрную L 98-59 b, установив тем самым рекорд точности. Наконец, они открыли в системе одну (а возможно, и две) новые планеты.

Планета-океан и другие сюрпризы

Так долго ускользавшая от ученых масса экзопланеты L 98-59 b оказалась равна 0,4 ± 0,15 масс Земли. Другими словами, эта планета примерно вдвое легче Венеры. Человечеству известна лишь горстка еще менее массивных миров, и их масса определялась экзотическими способами, которые редко удается применить. «Взвешивание» L 98-59 b установило рекорд точности для метода лучевых скоростей — самого распространенного и проверенного способа измерения массы планет. То, что стандартная «рабочая лошадка» специалистов по экзопланетам достигла такого совершенства — веха в истории этой науки. Ведь еще несколько лет назад казалось почти невозможным «взвесить» и планету земной массы.

Определив массу миров системы L 98-59 и зная их размер, астрономы рассчитали их плотность. Планеты L 98-59 b и L 98-59 c имеют плотность 2,1–5 г/см 3 и 3,7–5,3 г/см 3 , соответственно. Для сравнения: плотность Земли — 5,5 г/см 3 . Она столь велика, потому что земной шар имеет огромное железное ядро, составляющее около 30% его массы. Авторы полагают, что L 98-59 b и c — это землеподобные миры с небольшими (12–14% массы) железными ядрами. Другими словами, эти планеты очень похожи на нашу.

Совсем другое дело — L 98-59 d. Этот мир впору было бы назвать не планетой Земля, а планетой Вода. Судя по плотности 2,4–3,7 г/см 3 , вода составляет до 30% массы этого небесного тела. Для сравнения: доля воды в массе нашей планеты — всего 0,02%. Конечно, ученые не могут поручиться, что легкое вещество в составе экзопланеты — именно вода. Но это наиболее вероятный сценарий, учитывая, что H₂O — одно из самых распространённых химических соединений во Вселенной. Подобные миры-океаны, по всей видимости, не редкость в космосе.

Кроме того, авторы заявили об открытии в системе четвертой планеты — L 98-59 e. Она нетранзитная, поэтому TESS не мог ее заметить. Масса этой экзопланеты составляет 2,7–3,4 земной, а оборот вокруг звезды она делает примерно за 13 земных суток.

Ни на одной из четырех названных планет почти наверняка невозможна жизнь. Там просто слишком жарко. Правда, звезда L 98-59 — красный карлик, маленький и холодный по сравнению с Солнцем. Но даже с учетом этого первые четыре экзопланеты расположены чересчур близко к светилу. Однако авторы обнаружили в данных намек на существование пятой (и тоже нетранзитной) планеты с массой 1,6–3,1 земной. Правда, исследователи не слишком уверены в ее реальности. Но если пятый мир существует, он может быть обитаемым. По меркам Солнечной системы эта планета тоже необычайно близка к светилу: год там длится всего 23 земных дня. Но это и есть оптимальное расстояние до красного карлика: не слишком жарко и не слишком холодно для существования жидкой воды. Как говорят специалисты, планета располагается в зоне обитаемости своей звезды.

Отметим, что в зонах обитаемости разных звезд уже не раз находили землеподобные планеты. Но все же такие открытия редки и по понятным причинам волнительны.

Конечно, с уверенностью говорить о наличии в системе четвертой и тем более пятой планеты можно будет только после того, как их реальность подтвердят наблюдения на других инструментах. Вряд ли прямо сейчас какой-то из них может потягаться со связкой крупнейшего телескопа с лучшим спектрографом, но эпохи в астрономии сменяются быстро. Уже в октябре 2021 года должен быть запущен крупнейший инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб». И, кстати, звезда L 98-59 попадает в зону неба, которую «Уэбб» будет наблюдать 200 дней в году. А в 2027-м планируется ввести в строй наземный оптический телескоп ELT, который будет в два с половиной раза больше нынешнего рекордсмена VLT. С помощью этих инструментов можно будет тщательно изучить планеты системы L 98-59. Возможно, удастся даже определить, есть ли у них атмосферы и из каких газов они состоят.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Лунные деревья, дети астронавтов и редис на SpaceX: 10 фотографий о том, как люди побывали в космосе

Лунные деревья, дети астронавтов и редис на SpaceX: 10 фотографий о том, как люди побывали в космосе

Источник