Планеты из «сажи» встречаются в космосе чаще водных миров: исследование
Астрономы считают водные миры одним из самых распространенных типов планет. Новое исследование предлагает интригующую альтернативу: многие такие планеты на самом деле могут состоять из сажи. Однако речь идет не о простой угольной пыли, а об особой форме органического углерода, который был широко распространен в молодой Солнечной системе.
Исследование, проведенное группой ученых под руководством Цзе Ли из Мичиганского университета, предлагает пересмотреть существующие представления о составе планет с низкой плотностью. Традиционно водными мирами считаются те, что находятся за условной «линией снега» — расстоянием от звезды, где вода существует в форме льда. Однако новое моделирование показывает, что их свойства могут быть столь же хорошо объяснены наличием большого количества тугоплавкого органического углерода, который в астрономии часто называют «сажей».
Это не привычная нам сажа из печи, а сложные органические соединения, богатые углеродом, водородом, кислородом и азотом. Вещество чрезвычайно распространено в космосе: по некоторым оценкам, на его долю приходится до 40% массы комет, которые считаются реликтами эпохи формирования Солнечной системы.
Исходя из этого, исследователи предполагают, что в протопланетных дисках, наряду с «линией снега», должна существовать и более близкая к звезде «линия сажи» — граница, за которой эти углеродные соединения остаются стабильными и могут входить в состав формирующихся планет.
Согласно моделированию, протопланетный диск делится на три четкие зоны, каждая из которых «рождает» свой тип планет. Во внутренней зоне, внутри «линии сажи», слишком жарко для формирования стабильных форм сложной органики, поэтому там образуются только скалистые планеты, подобные Земле или Марсу. Между «линией сажи» и «линией снега» могут рождаться миры, в основном состоящие из той самой «сажи», но практически лишенные воды, которая здесь существует только в парообразном состоянии. Такие планеты до 25% состоят из углеродных соединений и могут напоминать Титан с его плотной метановой атмосферой.
Дальше всего, за «линией снега», формируются гибридные миры — «сажево-водные». Ученые разделили их на два типа: «сухой», содержащий лишь 25% воды, и «влажный», где воды уже 50%. При этом доля сажи в их составе остается значительной — от 15 до 20%. При этом, отличить водный мир от углеродного невозможно только на основе данных о его массе и радиусе. Это означает, что многие мининептуны в каталогах экзопланет, которые считаются водными, на самом деле могут оказаться богатыми углеродом «сажевыми планетами».
Определить истинную природу таких небесных тел можно только путем прямого изучения их атмосфер. Телескоп «Джеймс Уэбб» уже начал эту работу: он обнаружил метан и диоксид углерода в атмосферах двух субнептунов» — K2-12b и TOI-280d. Последний демонстрирует аномально высокое отношение углерода к кислороду, что является веским аргументом в пользу его принадлежности к новому классу «сажевых планет».
Подобные миры создают уникальные условия для потенциального возникновения жизни. С одной стороны, у них может быть твердое алмазное ядро, которое замедляет геологическую активность и затрудняет формирование защитного магнитного поля. С другой, они буквально переполнены метаном и другими летучими органическими соединениями, которые считаются фундаментом для пребиотической химии — основы жизни на Земле и, возможно, на других планетах.
Ранее ученые предположили, что жизнь на Земле могла появиться случайно — в результате столкновения с богатым водой небесным телом.
Визуализация Pixabay
