Хтоническая планета: Хтоническая планета | это… Что такое Хтоническая планета?

Содержание

Хтонические планеты . Фабрика планет [Экзопланеты и поиски второй Земли]

Итак, было найдено два класса планет, обращающихся в непосредственной близи от своих звезд: горячие юпитеры и горячие суперземли. Это заставило астрономов задуматься о наличии связи между ними. Может быть, суперземли — всего лишь горячие юпитеры, которые каким-то образом растеряли свои гигантские атмосферы?

Доказательства в пользу этой теории появились осенью 2003 г., когда впервые была обнаружена планета в момент ее прохождения перед звездой — HD 209458 b. Это был горячий юпитер, за которым, как за гигантской кометой, шлейфом тянулась атмосфера. Учитывая, что период обращения планеты составлял всего 3,5 дня, окутывающие планету-гиганта газы улетучивались из-за близости к звезде. В случае потери значительной части своей атмосферы планета могла бы сжаться до размера суперземли. В результате из нее мог бы получиться либо мини-нептун, либо твердое ядро без оболочки. По аналогии с неприкрытыми плотью скелетами существ из мифологической преисподней эти гипотетические миры стали называть

хтоническими планетами.

Несмотря на всю свою мрачную притягательность, идея о существовании утративших атмосферу хтонических планет сразу подверглась критике. Атмосферы горячих юпитеров настолько огромны, что времени жизни звезды не хватило бы для образования суперземли даже при таком темпе улетучивания газов из атмосферы, который наблюдался у HD 209458 b. Однако улетучивание было не единственным фактором потери атмосферы.

При перемещении горячего юпитера с окраины планетной системы к центру притяжение звезды усиливается. Это приводит к уменьшению сферы Хилла, то есть зона действия собственной гравитации планеты сужается. Поначалу ничего серьезного не происходит, так как атмосфера планеты сжимается, существенно уменьшаясь в размерах. Но стоит планете подойти вплотную к звезде, ее атмосфера попадает во власть звездной гравитации, под действием которой газ вытягивается из атмосферы планеты. В результате, как и в случае с улетучиванием, может образоваться хтоническая планета, представляющая собой небольшой газовый мир или ядро без оболочки.

В пользу идеи «раздетой» планеты говорит тот факт, что суперземли могут располагаться ближе к звезде, чем горячие юпитеры. Горячие юпитеры утрачивают свои атмосферы на расстоянии 0,1–0,05 а.е. от звезды, то есть при пересечении этой отметки любая планета становится суперземлей. Если это действительно так, то, наблюдая за каменистыми суперземлями, мы получаем уникальную возможность заглянуть внутрь газового гиганта.

Но есть одна проблема: мы знаем очень мало планет размером меньше горячего юпитера и больше горячей суперземли. Если горячие юпитеры обречены стать суперземлями, в процессе потери атмосферы их размер должен попадать в диапазон обычных для этих двух типов планет значений. И мы должны видеть такие планеты. Однако почти все наблюдаемые нами планеты, обращающиеся вблизи своих звезд, относятся либо к горячим юпитерам, либо к суперземлям — начальной и конечной границам в теории хтонических планет. Горячих планет размером больше Нептуна и меньше Юпитера просто нет.

Вряд ли мы просто проглядели их, хотя полностью исключать такую возможность нельзя. Но если гипотеза о суперземлях как «расплескавшихся» горячих юпитерах неверна, чем ее можно было бы заменить?

Хтонические планеты, черные карлики и конец Вселенной. Что вы знаете о космосе?

У какой планеты Солнечной системы нет колец?

У Юпитера

У Урана

У Нептуна

Кольца есть у всех трех

Если сравнивать площади, то с чем сопоставим Плутон?

С Гренландией

С Россией

С Африкой

С Тихим океаном

Сравнительно маленькие звезды называются карликами. Желтые и красные карлики ученым хорошо известны. А почему не удалось обнаружить голубые и черные?

Они слишком маленькие, чтобы засечь их с помощью существующих технологий

Дело не в размере, а в температуре: они чересчур холодные

Вселенная слишком молода, чтобы такие объекты вообще появились

Голубые и черные карлики? В науке даже нет таких понятий!

Чем отличаются метеоры, метеороиды и метеориты?

Размером: от самого крупного — к самому мелкому

Метеороид — пылинка или камень из космоса, метеор — падающая звезда, то есть горящий в атмосфере метеороид, а метеорит — то, что от него остается при столкновении с Землей

Наоборот: метеороид — несгоревшие куски метеорита, а метеор — да, падающая звезда в ночном небе

Ничем: в разных странах так называют обломки небесных тел, обнаруженные на Земле

Считается, что Вселенная началась с Большого взрыва, а закончится либо Большим разрывом, либо Большим сжатием, либо Большим кипением, либо Большим замерзанием. Физики рассматривают три из этих моделей, а четвертая — наша выдумка. Какая?

Большой разрыв (Big Rip)

Большое сжатие (Big Crunch)

Большое кипение (Big Boil)

Большое замерзание (Big Freeze)

Что такое хтоническая планета?

Планета, вырвавшаяся из своей звездной системы. Гипотетически она способна столкнуться с Землей и устроить настоящий ад

Планета-гигант, с которой сорвало газовую оболочку. Представьте Юпитер, от которого осталось только твердое ядро, если оно у него вообще есть

Некогда обитаемая, но теперь безжизненная планета

Это очередная выдумка!

Бывают двойные звезды, бывают тройные. А сколько звезд в самых больших известных системах?

Пять

Семь

Девять

Тринадцать

Радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон получили Нобелевскую премию за открытие реликтового излучения — «эха» Большого взрыва. Во время работы им понадобился дробовик. Зачем?

Антенна, с помощью которой они проводили наблюдения, находилась в лесу — приходилось отстреливаться от медведей

В рупоре антенны поселились голуби, и их помет искажал сигнал. Пензиасу и Уилсону ничего не оставалось, кроме как убить птиц

Ружье вставили вместо сломавшего рычага, чтобы поворачивать антенну

Выстрелом из ружья привлекли егеря. Ученые рассказали ему об открытии, и тот передал известие по телеграфу у себя в хижине. Так Пензиас и Уилсон опередили конкурентов

В 1967 году ученые Джоселин Белл Бернелл и Энтони Хьюиш засекли странный периодичный сигнал из космоса и назвали его LGM-1 (сокр. от little green men — «зеленые человечки»). Что в действительности было источником этого сигнала?

Ученые верно догадались: это был маяк внеземной цивилизации

Это была советская станция «Венера-4», о существовании которой американцы не догадывались

Это было небесное тело прежде не известного класса — пульсар

За сигнал из космоса приняли излучение микроволновой печи на кухне в обсерватории

До 1975 года все советские космонавты обязательно посещали Московский планетарий. Алексей Леонов говорил, что там начинался путь на Байконур. Что они там делали?

Учились навигации по звездам

Смотрели в телескопы на космос — туда, куда им предстояло отправиться. Это традиция, заведенная Юрием Гагариным

Несколько «отцов» советской космической программы устроились в планетарий, а лететь без их напутствия считалось дурной приметой

В планетарии располагался запасной центр управления полетами — космонавты проходили инструктаж

орбитальная миграция — Может ли Меркурий быть каким-то хтонийцем?

Уж точно не газовый гигант. .. Меркурий — это горная порода массой 0,05 $\rm m_{\oplus}$, такая масса никогда не сможет превратиться в газового гиганта (Подробнее см. Piso & Youdin (2014), рис. 6 , где видно, что ниже массы планеты 5 $\rm m_{\oplus}$ время роста значимой атмосферы для планеты превышает время жизни протопланетных дисков, т.е. невозможно).

Я полагаю, однако, что не исключено, что объект массы Меркурия превратится во что-то похожее на Титан во внешней Солнечной системе. Формирование атмосферы Титана плохо изучено, но должно было образоваться из субтуманности Сатурна. Однако Титан далеко не ледяной гигант.

Этому молодому Меркурию, однако, должно очень повезти, чтобы найти путь внутрь Солнечной системы и выйти на круговую орбиту. Его нужно было бы сбросить с орбиты любого молодого гиганта, уклониться от Юпитера и правильно выстрелить из рогатки внутренними планетами.
Этот сценарий очень трудно купить.

Кроме того, учитывая сходство планет земной группы с энстатитовыми хондритами («сухими» метеоритами) и другими классами сухих астероидов, гораздо более вероятно, что четыре внутренние планеты сформировались более или менее там, где они находятся сейчас.

Обновление по поводу комментария:

Ранние модели, цитируемые википедией (Podolak et al. (1995)) предполагают строгую трехслойную структуру без какого-либо смешения между породой, льдом и водородно-гелиевыми компонентами. Инверсия модели, полученная в результате гравитационных моментов, измеренных зондом «Вояджер-2», дает тогда 0,5 $\rm m_{\oplus}$. Тогда можно было предположить, что «гигант из испарившегося льда» будет выглядеть как Меркурий.

Однако эта модельная инверсия далеко не уникальна, так как можно предположить множество модельных структур и сценариев смешивания внутренней части, соответствующих гравитационным моментам. Этот отказ от трехслойной модели имеет то преимущество, что некоторые из моделей способны воспроизводить потоки тепла, которые ранее считались аномальными (Вазан и др. (2020)). Эти модели работают с соотношениями льда и горных пород, которые очень похожи на объекты внешней Солнечной системы (то есть от 2: 1 до 1: 2), и, следовательно, производят гораздо более крупные фракции силиката. Тогда проблема «0,5 массы Земли» исчезнет.

Но чтобы подчеркнуть, насколько сильно ограничено содержание горных пород в ледяных гигантах, учитывая данные, мы можем взглянуть на обзор Helled et al. (2020). Там, в разделе 3.2, подчеркивается, что с современными данными можно подогнать даже ледяных гигантов с соотношением льда и породы 82%, а остальное — H/He.

Но даже если не учитывать, что сценарий 0,5 $\rm m_{\oplus}$ маловероятен. Даже если не обращать внимания на трудности, связанные с перемещением этой планеты на ее нынешнее расстояние по большой полуоси. Даже если не принимать во внимание Венеру (0,7 $\rm m_{\oplus}$ со значительной, невырванной атмосферой). Даже в этом случае планета $>=14 m_{\oplus}$ за период 100 дней вокруг звезды типа G2 не получит достаточного количества радиации, чтобы испарить все содержащиеся в ней тяжелые элементы H/He +, за исключением отобранного вручную Ядро SiO2+Fe+MgO (данные об этом см. в архиве экзопланет).

Итак, то, что вы слышали в новостях, тот факт, что Меркурий имеет очень большое ядро, объясняется более вероятным сценарием, что изначально у него была кора, такая же, как на Земле и Марсе, которая была удалена гигантскими ударами.

Что касается миграции: это просто невозможно. Я не думаю, что у протогиганта Меркурия есть возможность мигрировать из внешней Солнечной системы во внутреннюю, не будучи выброшенным Юпитером или не выбрасывая внутренние планеты. Внутренние планеты будут выброшены либо во время миграции, либо на долгой эволюционной фазе после образования планет из-за большой массы протогиганта Меркурия.

24 «Сверхпригодные» экзопланеты могут быть лучше, чем Земля

Планеты, которые выглядят иначе, чем наша, могут быть еще лучшим домом для сложной жизни.

Из уютных уголков нашей родной планеты легко взглянуть на поиски жизни на других планетах с геоцентрической точки зрения. Земля — единственная планета, о которой мы точно знаем, что на ней есть жизнь, и это , очевидно, биологическая история успеха, верно? Так что мы должны искать близких близнецов.

Но исследователи под руководством Дирка Шульце-Макуха из Берлинского технического университета и штата Вашингтон определили нечто, что, по их мнению, может быть даже лучше: две дюжины «сверхпригодных» экзопланет. Сверхпригодные экзопланеты, немного больше и старше Земли, теплее и влажнее, могут быть даже лучше приспособлены для поддержания жизни.

«С появлением следующих космических телескопов мы получим больше информации, поэтому важно выбрать несколько целей», — сказал Шульце-Макух WSU Insider.

«Мы должны сосредоточиться на определенных планетах, которые имеют наиболее многообещающие условия для сложной жизни. Однако мы должны быть осторожны, чтобы не застрять в поисках второй Земли, потому что могут быть планеты, которые могут быть более подходящими для жизни, чем наша».

Исследователи уже давно вынашивают идею поиска сверхпригодных экзопланет. «Из попурри обитаемых миров, которые могут существовать, Земля вполне может оказаться малопригодной для жизни, даже странной с биоцентрической точки зрения», — написали исследователи в астробиологической статье 2014 года.

Для этого исследования, также опубликованного в Astrobiology, Шульце-Макух и компания разработали некоторые критерии сверхобитаемых экзопланет и отсканировали известные экзопланеты в зоне жидкой воды своей звезды — достаточно близко вся вода не замерзает, достаточно далеко не вся вода испариться.

Конечным результатом было 24 потенциальных кандидата с некоторыми важными оговорками: только две из них являются статистически подтвержденными планетами — это означает, что некоторые из них могут быть ложными показаниями — и все они находятся на расстоянии более 100 световых лет, а это означает, что мы не будем отправлять марсоход в любое время. скоро.

Холодные солнца, более теплые и влажные миры: что делает экзопланеты сверхпригодными для жизни?

Критерий начинается с самой большой и яркой переменной: звезды. Звезды, подобные нашему любимому Солнцу, классифицируются как G-звезды, и, что касается звезд, они живут не слишком долго (менее 10 миллиардов лет). Поскольку для того, чтобы здесь появилась сложная жизнь, потребовалось около 4 миллиардов лет, исследователи предполагают, что у многих G-звезд может не хватить топлива, чтобы жизнь могла найти свой путь.

Поэтому они расширили свой поиск, включив в него планеты вокруг K карликовых звезд. Согласно инсайдеру WSU, эти звезды даже холоднее, чем звезды G, они меньше и менее ярки и, что наиболее важно, могут жить в два раза дольше, от 20 до 70 миллиардов лет — тем больше времени для развития сложной жизни. Эти дополнительные миллиарды лет могут быть важны, поскольку исследователи предполагают, что от 5 до 8 миллиардов лет эволюции — лучшее время сложной жизни.

Мы должны быть осторожны, чтобы не застрять в поисках второй Земли, потому что могут быть планеты, более подходящие для жизни, чем наша.

Дирк Шульце-Макух

Помимо орбиты в сладкой точке, с большим количеством времени на выстрел, какие качества астробиолог должен увидеть в сверхпригодной для жизни экзопланете, прежде чем провести пальцем вправо?

Шульце-Макух и др. др. По оценкам, планета примерно на 10% больше Земли будет иметь дополнительную землю, на которой может процветать сложная жизнь, и может сохранять как свой внутренний нагрев, так и достаточную гравитацию, чтобы создать хорошую плотную атмосферу.

Кстати говоря, было бы идеально, если бы эта атмосфера была наполнена облаками и (проклятие моего существования) влажностью. Жизнь, кажется, процветает благодаря воде, в конце концов, и если планета может быть примерно на 8 градусов по Фаренгейту теплее, тем лучше — больше Амазонки, меньше Атакамы.

Ни один из 24 вариантов, выбранных командой, не соответствует всем критериям сверхпригодных для жизни экзопланет, но если вы дождетесь идеального варианта, дорогая, вы можете пропустить правильный . И один из них чертовски близок к четырем характеристикам, что означает, что он может быть даже более мягким, чем Земля.

Жизнеобеспечение

Не все астробиологи считают, что сверхобитаемые экзопланеты настолько важны для идентификации или даже для разграничения.

«Планета либо пригодна для жизни, либо нет», — сказал National Geographic Джим Кастинг, ученый-атмосферник, впервые представивший идею обитаемой зоны.

В той же статье астрофизик Стивен Деш сравнил определение экзопланеты как «сверхпригодной» с тем, что «называет кого-то лишь немного беременным… Наличие большего количества того, что необходимо для жизни, на мой взгляд, не повышает вероятность существования жизни». ».

Какими бы важными ни были степени обитаемости, будет важным для следующего поколения инопланетных охотников за жизнью выяснить, куда лучше всего направить наши ограниченные ресурсы. В конце концов, есть так много телескопов и так много часов в ночи.

Новые инструменты уже начинают менять лицо открытия экзопланет, начиная с моделей, основанных на прошлых Землях — почему бы не искать экзопланету, напоминающую эпоху динозавров? — к комплексным планетарным тренажерам. Два космических телескопа, предназначенных для поиска признаков внеземной жизни, HabEx и LUVOIR, уже рассматриваются, и оптимизма становится все больше.

«Если HabEx начнет получать финансирование сейчас, мы сможем запустить его примерно в 2030 году», — сказал мне ранее астроном из штата Огайо Скотт Гауди, который работает над проектом HabEx. «И если бы жизнь была в изобилии, мы нашли бы доказательства этого в течение нескольких лет».

Недавние находки ближе к дому — от возможных хтонических морей на карликовой планете Церера до признаков жизни на Венере и невероятно стойких глубоководных микробов — показывают, что условия, в которых может существовать жизнь, могут нас удивить, вне зависимости от того, сверхпригодны экзопланеты или нет.