Расположенная в 124 световых годах от Земли планета K2-18 b – первая, для которой доказано наличие океана на поверхности. Открытие, совершённое телескопом «Джеймс Уэбб», уже давно мелькает на новостных лентах. Так что, стоит подробнее рассказать о планете и о возможных условиях на ней.
...Начать же стоит с того, что терминология, использующаяся при описании экзопланет, пока, не устоялась. Как следствие, K2-18 b может именоваться «суперземлёй», «мининептуном», «гайкеей», «водяной планетой» и даже «гикеаном». По сути же, она представляет собой тело массой 8.6 земных, диаметром в 2.7 раза больше земного и плотностью 2.4 тонны на кубический метр. Последнее означает, что более чем на половину планета состоит из воды.
Что совершенно нормально. В газопылевом облаке, из которого формируется звезда и планеты, воды (в форме снега) больше, чем минеральной пыли. Планеты, подобные Земле, – небольшие и расположенные близко к светилу, теряют воду на этапе формирования. Приняв форму пара, она начинает вытесняться излучением ещё из кольца. Завершается же процесс на катастрофическом этапе, когда при взаимопоглощении планетоидов даже минералы многократно переживают испарение, чтобы остыть и осесть на растущее тело в форме пыли… Вода же такие приключения – не переживает.
Водяная планета может родиться или вдали от звезды, – за снеговой линией, где вода в протопланетном кольце сразу замерзает, – или вблизи звезды лёгкой. Такая разгорается и поднимает температуру вокруг себя позже, – когда планеты уже сформировались. А K2-18 b, как раз, и находится на орбите красного карлика. Но большого, – 40% от массы Солнца. Вращаясь на по орбите, радиус которой вдвое меньше радиуса орбиты Меркурия, K2-18 b получает от светила близкую к земным стандартам энергию излучения на единицу поверхности. Год на K2-18 b составляет всего 33 земных дня, но планета, предсказуемо находится в приливном захвате – всегда повёрнута к светилу одним полушарием.
…И, что, собственно, увидели телескопы? Сложностям, связанным с исследованием экзопланет и применяемым в процессе оного методам, была уже посвящена публикация. Если же кратко, то проблемой, – причём лишь одной из многих, – является возможность «увидеть» методами спектрального анализа только атмосферу тела. И как «увидеть»? Спектрограф фиксирует отражённый атмосферой планеты свет в общем потоке излучения звезды. Затем, нужно выделить в спектре периодически – в зависимости от фазы – меняющуюся составляющую. Само собой, ничтожную… Затем уже анализировать её. Анализ же, собственно, позволил обнаружить в составе атмосферы K2-18 b водород, гелий, метан, углекислый газ, диметилсульфид. А потом и водяной пар. Причём, сначала был установлен лишь факт его присутствия. Теперь же ясно, что атмосфера K2-18 b состоит из пара примерно на треть.
Сначала о газах. Откуда такой набор и о чём он говорит? Изначально атмосфера планеты всегда состоит из небулярных газов: водорода, гелия, пара, метана, аммиака, углекислоты и сероводорода. И – в отличие от Земли, – масса K2-18 b достаточна, чтобы удержать гелий. Эти объясняется его наличие, а может и преобладание в составе атмосферы. Водород же должен уходить. Однако, его запасы пополняются разложением прочих газов, – пара в том числе, – в результате лучевых ударов.
...В комментариях, к прежним статьям, кстати, задавался вопрос, откуда в океане водяных планет, отделённых от расплавленного каменного ядра огромной, – в случае K2-18 b речь о 10 тысячах километров – толщей экзотического и суперионного льда, возьмётся необходимый для жизни углерод?.. Ему просто некуда деваться из атмосферы, где метана и углекислоты много изначально. Это на Земле растворённый в воде углекислый газ, реагируя с изверженными породами, минерализовался. На гикеане такого не произойдёт.
Таким образом, набор газов в атмосфере планеты выглядит естественно. Кроме диметилсульфида, – вонючего соединения серы, выделяемого водорослями и бактериями, селящимися в сточных водах и канализации. Данное вещество используется для придания запаха природному газу… И теоретически, может рассматриваться, как «признак жизни». Хотя, это было бы слишком смело.
Жизни на планетах-океанах, начиная от её возникновения и заканчивая формами животных, которые могут развиться в «бездонном» мире, посвящалось уже несколько публикаций. Там всё интересно, – но сложно. Если океан не находится в контакте с каменистым дном и не вскипает от вулканических выбросов, неизбежны проблемы с круговоротом веществ… То что углерод не может уйти в кору (за отсутствием таковой), может, и хорошо. Но по той же причине нужные микроэлементы не могут из коры выйти. Так что, в данном случае нужно обратить внимание на высокую концентрацию пара в атмосфере.
Если его там так много, значит, вода кипит. Мининептуны, в отличие от нептунов настоящих, имеют жидкую поверхность. Газ не переходит в сверхкритический флюид, чтобы затем в зоне высоких давлений перейти в высокотемпературный лёд… На гикеане всё выглядит гуманнее. Но вода на поверхности, всё-таки, перегрета. От закипания её удерживает давление, создаваемое паром же.
...Расчёт температуры на планете показывает, что из-за высокой отражающей способности облаков на K2-18 b должно быть прохладнее, чем на Земле. Где-то на 5 градусов. Но это – на уровне с давлением в 1 атмосферу, – не на поверхности. И в среднем. По больнице. Планета же находится в приливном захвате и делится на дневную и ночную стороны.
Отсутствие данных о плотности атмосферы (кроме того, что она больше, чем на Земле) не позволяют сказать что-то определённое и о температуре океана. Очевидно, однако, что вода, несмотря на повышенное давление, кипит на солнечной стороне. Температура там точно выше 100 градусов, скорее же, блика к 200 градусам. Что по современным представлениям превышает теоретический предел адаптационных способностей живых организмов (около 140 градусов).
С другой же стороны, ближе к терминатору и на обратной стороне температура должна убывать. Хотя и не в такой мере, чтобы вода замёрзла.
Бонусные статьи на Boosty и поддержка канала
...Пытаясь придумать терминологию, необходимость в которой становится всё явственнее по мере продолжения исследований космоса, планетологи уже делят гикеаны на «светлые» и «тёмные». На первых вода не кипит в центре дневного полушария, но замерзает на ночном. На вторых же, пригодным для жизни оказывается именно ночное полушарие. В случае K2-18 b говорить можно именно о «тёмном гикеане», что однако, не исключает существования и комфортной освещённой зоны вблизи терминатора.
