Есть мнение, что экзопланеты – фейк. Вымысел проклятых англосаксов. Высадку на Луну они придумали, марсоход по острову Девон гоняют, – так почему же и не планеты? Мнение такое действительно есть, – встречал, – и это печально. Ergo, об экзопланетах.
Тезисы данной статьи будет трудно понять без знания материала, изложенного в предыдущей, где говорилось о методах, позволяющих наблюдать планеты у других звёзд. Это – нетривиальные методы, сложные, косвенные, ибо видеть на расстоянии десятков и сотен световых лет, так как мы наблюдаем планеты Солнечной системы, – нельзя. Соответственно, информация, которая может быть получена о теле – ограничена. Разными хитрыми путями можно узнать, – и проверить, применив какой-то их других методов, – массу тела, его диаметр и элементы орбиты. Данные дополняются спектральным анализом отражённого планетой света звезды. Но при этом спектр планеты приходится из спектра звезды выделять по периодическим колебаниям составляющей. Обработка сигнала очень сложна. «Увидеть» таким образом удаётся лишь отдельные соединения в составе атмосферы планеты. Пока даже без претензий на полноту списка и возможность определения того, какую долю атмосферы данный газ составляет.
Дополнить картину можно двумя не слишком обнадёживающими фактами. Теми средствами, которыми на данный момент человечество располагает, Земля с 30 световых лет обнаружена бы не была. И ни в одном случае эти средства не позволяют «увидеть» твёрдую или жидкую поверхность планеты, – только атмосферу… Тем не менее, наличествующих средств вполне достаточно, чтобы судить об условиях на экзопланетах.
Зная массу и диаметр тела, мы, тем самым, знаем и его плотность… Да. А состав-то, – из чего тело состоит, – мы знаем a priori. В этом плане у планет выбора нет, – состоять они могут из элементов присутствующих в холодных туманностях, из которых образуются планеты и звёзды. Химический же состав туманностей всюду, – как минимум, это верно для спиральных рукавов, – одинаков. Его можно наблюдать непосредственно, методами спектрографии. И состав окружающего звезду протопланетного диска, таким образом, тоже известен.
Знаем мы уже и как зависит состав отдельных планет от их массы и положения в системе. Свойствам планет Солнечной системы модели дают объяснение вполне удовлетворительное. Причём, для других систем данные модели могут не подходить, – событие, в результате которого 70% массы вещества у нас собралось в кольце Юпитера, в окрестностях более легких звезд не происходит. Но раз уж мы это знаем, то можем и учесть.
...То есть, что тут и знать-то? Берём железо, кремнезём, воду, метан, гелий, водород, – исходные пропорции известны, – и строим планету, так чтобы она подошла под данное телескопом описание. Как строятся планеты, – то есть, как упорядочивается под собственным весом собранное в кучу вещество, – мы тоже знаем. Вариантов тут мало. Железо, естественно, утонет к центру, водород, как самый легкий из компонентов, будет выдавлен на поверхность. И в большинстве случаев уйдёт.
«Мало» же означает, что вариантов наличествует шесть. Начать можно с газовых гигантов, подобных Юпитеру и Сатурну. Планета, способная удержать водород, будет, соответственно, состоять из водорода. С несущественными примесями, – да и те «утонут», образовав ядро, окружённое слоем водорода металлического. У строения газовых гигантов, естественно, могут быть особенности, интересные, а часто и загадочные… Но они пока являются таковыми и в случаях газовых гигантов Солнечной системы. Соответственно, беспокоиться о глубоком и детальном понимании тонкостей устройства газовых экзопланет – преждевременно. Узнать же газовый гигант в космосе всегда легко, как по массе (от 30 масс Земли), так и по низкой плотности.
Отдельно, – как второй вариант, – можно упомянуть гиганты ледяные. Или «нептуны». Такие планеты будут иметь в атмосфере водород, гелий, метан, но состоят преимущественно из воды. В форме кипящего экзотического льда, но – не суть. Вода есть вода – самое распространённое соединение во вселенной... Узнать «нептуны», опять-таки, легко по массе и плотности. Реконструировать же условиях на их поверхности нет нужды. У «нептунов», как и у «юпитеров» поверхности просто нет.
Третий вариант – «мининептуны». Всё то же, что в предыдущем случае, но масса ниже и планета способна удержать только гелий. Соответственно, в атмосфере таких экзопланет он только и виден. В Солнечной системе, к сожалению, нет образца, так что строение мининептунов и условия на них представимы хуже. Однако… там уже есть условия. Так как может быть и поверхность, – из жидкой воды. Это зависит уже от температурного баланса, а он, в свою очередь, от близости планеты к светилу.
Четвёртый тип экзопланет – водяные планеты. Всё то же, что и в предыдущем случае, но масса меньше 10 земных. Соответственно, – уже и без гелия. Узнать водяную планету можно по низкой – вдвое меньше, чем у каменистых, – плотности. Доступной для подробного наблюдения моделью водяной планеты в Солнечной системе может считаться, например, спутник Юпитера Ганимед.
Поверхность на водяных планетах есть всегда, – вопрос лишь жидкая или ледяная.
Водяные планеты формируются за снеговой линией, – в удалённых областях системы, где вода в протопланетном кольце присутствует в виде снега, а не пара. И таких тел очень много. Иногда они образуют потрясающие своей красотой ожерелья у слабых звёзд… И увы, водяные планеты малы, так что методами спектрографии выжать хоть какую-то дополнительную информацию о них пока не удалось.
Пятый тип – каменистые планеты, «миниземли», «земли», «суперземли». Причём первые, пока, остаются объектами гипотетическими, – из предыдущей статьи должно стать ясным, почему. Но о каменистых планетах мы знаем больше всего. Живём на такой. Тут все на как водяных, – железное ядро, силикатная мантия, – только вода в состав не вошла. Вместо слоя экзотического льда и глобального океана поверх него, в таком случае на планете образуется силикатная же кора. Но моря, как показывает опыт, тоже быть могут.
Наконец, шестой тип – железные планеты. То же, что каменистые, но без силикатной мантии (что не отменяет наличия силикатной или карбидной коры). Узнать их можно по плотности, в полтора раза более высокой, чем у каменистых планет. Железные планеты очень редки, ибо образуются разными нетрадиционными – и несовместимыми с жизнью – путями. Например, из остаточного облака после рождения пульсара. Об условиях на их поверхности… кстати, известно больше всего. Они всегда экстремальны и определены звездой (её типом, или просто близостью). Их легко смоделировать.
...Подробнее же обо всём этом можно будет узнать из книги «Внеземная жизнь: От молекулы до разума», – пока не изданной. Главы книги в настоящий момент публикуются на моём канале на Бусти.
