Увы, в Солнечной системе нет «суперземель». И это проблема: наши представления о них страдают отсутствием ясности границы этого понятия. До каких пор «суперземля» остаётся «большой Землёй»? Когда она становится «маленьким Нептуном»?
Группа астрономов под руководством Гельмута Ламмера (Helmut Lammer) из Института космических исследований при Австрийской академии наук полагает, что такой границы нет. То есть если она и существует, то находится почти сразу за пределами массы и размера Земли. Иными словами, все так называемые суперземли на деле являются «мини-Нептунами».
К такому драматическому выводу учёных подтолкнули наблюдения за влиянием звёздного излучения на верхние слои атмосфер «суперземель», вращающихся вокруг Кеплера-11, Глизе 1214 и 55 Рака. Все они в несколько раз массивнее и слегка больше Земли и при этом вращаются близко к своей звезде (именно потому мы их и заметили). Конкретно астрономов интересовала зависимость поведения атмосферы и диаметра планеты от получаемого излучения.
Получилось вот что: хотя все они имеют твёрдое ядро, окружено оно либо водородом, либо смесью газа, богатой водородом. При этом ультрафиолетовое излучение от звезды быстро «раздувает» атмосферы этих планет, заставляя их интенсивно терять газы и водный пар. Тем не менее объём того и другого так велик, что полная потеря атмосферы им не грозит. Но это мало утешает: по расчётам, толщина богатой водородом атмосферы должна превышать радиус планет, причём до нескольких раз.
Толстая водородная атмосфера и огромное давление делают такие планеты более похожими на гигантов Солнечной системы, только они куда горячее. Учитывая, что и на Юпитере, скажем, уже на 146-километровой атмосферной глубине зарегистрировано +153 C, вероятность существования жизни на этих «суперземлях» выглядит ничтожной.
Разумеется, состав тамошней атмосферы тоже далёк от нашего. «В отличие от более лёгких землеподобных планет, многие из “суперземель” могут не успеть избавиться от своей богатой водородом атмосферы», — поясняет Гельмут Ламмер.
Причём исследователи полагают, что у «суперземель», находящихся дальше от своих звёзд, ситуация ещё хуже: они будут ещё менее интенсивно терять водород из атмосферы, а следовательно, давление на их поверхности будет выше — в противоположность вероятности возникновения жизни земного типа.
При всей логичности таких рассуждений, окончательные выводы делать рано: даже плотность атмосфер планет и лун Солнечной системы для нас часто загадка. Скажем, Луна при гравитации сильнее, чем у Титана, имеет атмосферное давление, равное нулю, Титан же — вчетверо выше земного, а менее массивная Венера — в сто раз более высокое. И мы не знаем, почему. Что уж тогда говорить о полноте нашего понимания характеристик газовых оболочек «суперземель»…
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.