Недавно обнаруженные планеты-«оболочки» имеют ультратонкую хрупкую оболочку. Здесь нет ни гор, ни тектоники плит. Вряд ли они пригодны для жилья. Откуда мы это знаем, ведь мы никогда не видели поверхности этих тел?
Экзопланеты интересны сами по себе, но наибольший интерес ученых и общества в целом вызывает возможность существования на них жизни. У нас есть убедительные доказательства того, что тектоника плит является необходимым условием для возникновения и продолжения существования жизни на других планетах.
Тектоника плит возникает, когда литосфера планеты раскалывается на куски, плавающие в мантии. Он может помочь регулировать температуру планеты, позволяя материи циркулировать от коры к мантии в течение длительных геологических временных масштабов. Тектоника также регулирует атмосферу и помогает удалять углерод, предотвращая неконтролируемый парниковый эффект, который может сделать поверхность непригодной для жизни. Границы обитаемой зоны, определяющие область вокруг звезды, в которой на планете может существовать жидкая вода, часто рассчитываются с учетом активной тектоники плит.
Планета может затвердеть в твердый блок, когда ее мантия недостаточно энергична, чтобы разбить ее оболочку на части. Такая кора представляет собой хрупкую структуру, покрывающую всю поверхность планеты. В Солнечной системе примером такой твердой планеты, не меняющей своей формы миллиарды лет, является Меркурий. Некоторые планеты могут проявлять эпизодическую тектоническую активность, после которой земная кора очень долго замерзает.
Мы не можем наблюдать поверхность экзопланет, но параметры планеты и ее звезд могут свидетельствовать о том, что планета представляет собой яичную скорлупу. Имея планету заданной массы и радиуса на заданном расстоянии от своей звезды, можно оценить многие другие характеристики, в том числе может ли планета иметь тектонику плит.
Ключом к пониманию того, имеет ли планета тектонику плит, является толщина ее литосферы. Факторы, присущие планете, такие как ее размер, внутренняя температура, состав и даже ее климат, влияют на толщину этого внешнего слоя. Факторы, характерные для звезды-хозяина, также оказывают влияние, в том числе насколько она яркая и далекая. Чтобы планета имела активную тектонику, должен быть баланс между многими факторами. Например, если кора слишком толстая, энергии в мантии может не хватить для возникновения тектоники.
Для изучения этих явлений идеально подходят компьютерные модели, учитывающие многие факторы, влияющие на определение мощности литосферы. Оказывается, большое значение имеет температура поверхности планеты. Модели предсказывают, что маленькие, старые или далекие от своей звезды миры, скорее всего, будут иметь толстую и жесткую литосферу.
Однако бывают обстоятельства, при которых литосферы планет могут иметь толщину всего в несколько километров. Такие планеты называются планетами-оболочками. Их поверхности могут напоминать низменности Венеры. Венерианские низменности представляют собой обширные равнины лавы. Они также в основном плоские с только морщинистыми шипами. Согласно современным моделям, литосфера в этих регионах тонкая из-за чрезвычайно высоких температур поверхности планеты.
Когда речь заходит об экзопланетах, средства массовой информации склонны сосредотачиваться на двух типах: планетах, похожих на Землю, и различных необычных планетах, таких как WASP-67b, на которые может упасть расплавленное железо. Однако это лишь подборка самых интересных случаев. Из общей научной картины необходимо расширить наше общее представление об экзопланетах, включая экзопланеты-оболочки. Ведь мы хотим выяснить те черты, которые делают мир обитаемым и не только временно, но и обитаемым надолго.
Мы уже знаем тысячи экзопланет, и постоянно открываются новые. По мере создания все более и более мощных телескопов мы можем более внимательно наблюдать за экзопланетами. Теоретические исследования и моделирование планет с использованием компьютерного моделирования — это способ предварительной сортировки потенциальных объектов наблюдения для текущих и будущих исследовательских инструментов.
На данный момент есть три планеты, которые могут относиться к оболочечному типу. Это TOI-1235 b, HD 136352 b и L 168-9 b. Все они очень близки к своим звездам и, вероятно, слишком горячие, чтобы быть пригодными для жизни, независимо от того, есть ли у них тектоника плит или нет. Тем не менее, они являются хорошими тестовыми примерами для общего метода обнаружения этого типа экзопланет.
На приведенном выше рисунке показаны три экзопланеты, предположительно являющиеся планетами-оболочками: TOI-1235 b, HD 136352 b и L 168-9 b, а также Меркурий, Венера, Земля и Марс. Из графика можно прочитать температуру поверхности планет и гравитационное ускорение на их поверхности. Широкие полосы, на которые нанесены TOI-1235 b, HD 136352 b и L 168-9 b, позволяют определить их возраст (см. шкалу под рисунком). Также показана LHS 1140 b, еще одна экзопланета, которая может быть планетой-оболочкой. Все эти четыре экзопланеты являются суперземлями. Источник: Бирн и др. 2021.
Пока есть три планеты, которые могут быть оболочками. Это TOI-1235 b, HD 136352 b и L 168-9 b. Все они очень близки к своим звездам и, вероятно, слишком горячие, чтобы быть пригодными для жизни, независимо от того, есть ли у них тектоника плит или нет. Тем не менее, они являются хорошими тестовыми примерами для общего метода обнаружения этого типа экзопланет.
Окажется ли в конечном итоге число планет, на которых может существовать жизнь, небольшим? Вполне вероятно.