МИНИ-НЕПТУНЫ: НОВЫЕ ОТКРЫТИЯ ПРИВОДЯТ К ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЮ ПОНЯТИЙ
Совсем недавно учёные пришли к выводу, что мини-нептуны, планеты, чуть меньшие по размеру, чем Нептун, могут вовсе не обладать океанами магмы, как это считалось ранее. Это открытие кардинально меняет наше понимание этих экзопланет, являющихся наиболее распространённым типом в нашей Вселенной.
В 2009 году с запуском космического аппарата Kepler началась новая эра в исследовании экзопланет. Проведя многочисленные наблюдения, астрономы обнаружили экзотические типы планет, с которыми мы не встречались в нашей Солнечной системе. Среди них выделяются мини-нептуны, или суб-нептуны, которые больше Земли, но меньше Нептуна.
Эти планеты оказались крайне распространены, и учёные активно исследовали их состав, эволюцию и причину их расположения ближе к звёздам. Долгое время существовало мнение, что все скалистые планеты сначала формируются как океаны магмы. Считалось, что мини-нептуны также проходят через эту стадию, имея плотные атмосферы, богатые водородом, которые эффективно захватывают тепло, позволяя состоянию магмы сохраняться долгое время.
Однако новое исследование, проведённое профессором Элизой Кемптон из Университета Чикаго и опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, ставит под сомнение эти предпосылки. В работе утверждается, что не все суб-нептуны обладают океанами магмы, и некоторые из них могут иметь твёрдые кремниевые поверхности.
Учёные изучили внутреннюю структуру суб-нептунов с учётом различных атмосферных характеристик и свойств массы. В их моделях все планеты имеют железное ядро и кремниевую мантию с смешанной атмосферой из водорода, гелия и воды. С помощью модели был рассмотрен случай мини-нептуна GJ 1214 b, атмосфера которого содержит молекулы большего размера, что указывает на высокую плотность. Это открытие важно, поскольку оно подразумевает, что условия на поверхности этой планеты могут быть достаточно высокими для перехода магмы в твёрдую фазу.
Исследование выявило три основных фактора, определяющих наличие твёрдой поверхности у суб-нептунов. Во-первых, отношение массы атмосферы и средняя молекулярная масса (MMW) напрямую влияют на возможность существования магматического океана. Во-вторых, низкие температуры при высоких значениях MMW и небольшой массе атмосферы также могут приводить к образованию твёрдых поверхностей. В-третьих, глубина границы радиационно-конвективного слоя может указывать на возраст планеты, так как молодые планеты, как правило, горячее и чаще обладают океанами магмы.
Эти новые данные открывают новые горизонты в исследовании мини-нептунов и подчеркивают, что наша извинительная точка зрения, основанная на наблюдениях нашей Солнечной системы, может быть неправильно применена к другим солнечным системам. Понимание природы этих экзопланет важно не только для астрономии, но и для нашего осознания того, как формировались и развивались планеты, включая Землю.
Как отметил один из соавторов исследования, Мэттью Никсон, перед нами открываются новые вопросы, которые связаны с пониманием именно нашего места во Вселенной. Исследования, проводимые с помощью телескопа James Webb Space Telescope (JWST), будут продолжать выявлять уникальные свойства экзопланет и их атмосфер, добавляя новые штрихи к картине формирования планетарных систем и, возможно, раскрывая тайны, связанные с возникновением жизни.
