Из чего состоят экзопланеты и откуда мы это знаем
Астрономам известно более пяти тысяч планет, и это, скорее всего, капля в море. Будет экзопланета обнаружена или нет, зависит от многих вещей: размера планеты, расстояния до нее, периода обращения вокруг местного солнца, ориентации орбиты в пространстве. И по каждому пункту ограничения весьма жесткие. Раз уж наблюдатели в такой ситуации ухитряются открывать далекие миры тысячами, полное число планет в Галактике должно быть сравнимо с количеством звезд: сотни миллиардов. Некоторые из этих миров похожи на Землю и потенциально обитаемы. Другие скорее напоминают Юпитер или Нептун и заведомо безжизненны. Есть экзопланеты, раскаленные так, что там даже железо распадается на атомы, а есть ледяные. Астрономов интересуют они все, и сейчас мы объясним, почему.
Есть поговорка: кто не знает ни одного иностранного языка, не знает ничего о родном. Точнее будет сказать, что по одному языку очень трудно судить, что вообще такое язык. Ведь язык как таковой — это то общее, что есть у всех языков, а они бывают очень разными. Например, в табасаранском языке 46 падежей, а в языке барасана 137 родов. Другой пример: в чукотском или ацтекском предложения часто состоят из двух слов — подлежащего и очень-очень длинного сказуемого, куда втискивается все содержание фразы («старик неводорыболовил»). Любая теория, претендующая на понимание всеобщих законов развития языка, должна объяснять, как возникли все эти экзотические на наш слух примеры. А их список можно продолжать очень долго. Не правда ли, у горе-лингвиста, знакомого только с русским или английским, практически нет шансов создать такую теорию?
Между тем специалисты по планетам и планетным системам очень долго были в положении такого лингвиста. Они знали лишь одну систему — Солнечную, не подозревая о горячих юпитерах или суперземлях. Когда началась эра экзопланет, поток новых наблюдательных фактов порядком озадачил теоретиков. Но прежде чем объяснять факты, их надо собрать. Некоторые параметры экзопланет (например, период обращения вокруг звезды) определить довольно просто. А вот другие, в том числе и состав — куда сложнее. На дистанцию в несколько световых лет не отправишь зонд с пробоотборником. Более того, даже в телескоп далекую планету не разглядишь (во всяком случае, в оптический). Как же астрономы выясняют, из чего состоят экзопланеты?
Тела Солнечной системы мы видим благодаря отраженному от них свету Солнца. С экзопланетами такой номер не проходит. На таком расстоянии от телескопа планета и ее звезда почти сливаются в одну точку, и слабый отраженный свет тонет в лучах светила. Иногда экзопланету можно разглядеть в инфракрасном диапазоне (этих лучей она испускает куда больше, чем отраженного света), и то если она гигантская и горячая. Из тысяч обнаруженных планет инфракрасные портреты есть для считанных десятков.
В основном экзопланеты открывают методом транзитов и методом лучевых скоростей, о которых Naked Science подробно рассказывал. Первый позволяет измерить диаметр планеты, второй — массу. Для определения состава это уже кое-что. Какими бы местечковыми ни были наши знания об образовании планетных систем, трудно представить себе силикатный мир размером с Юпитер или газовый — массой с Землю. Хотя бы потому, что на первый в протопланетном диске едва ли хватит силикатов, а второй не будет устойчивым: столь малая масса газа не удержится собственной гравитацией.
Но помимо крайних вариантов есть и промежуточные, например, суперземли и мининептуны. Они в свое время оказались сюрпризом для наблюдателей: в Солнечной системе таких объектов нет. Из чего состоят планеты, которые больше Земли, скажем, в 2—4 раза? Возможно, из небольшого скалистого ядра, воды, метана и азота. А может быть, из куда более крупного ядра, окутанного водородом и гелием. По крайней мере, модели допускают оба варианта. Вполне возможно, что в природе и встречаются оба. «Я тебя слепила из того что было», — могла бы сказать такой планете Вселенная.
Читая новости о мирах-океанах, важно понимать, что чаще всего нет прямых свидетельств наличия там воды. Астрономы рассуждают примерно так: «Ага, судя по размеру и массе, эта планета в значительной мере состоит из чего-то вроде воды. А поскольку H2O — одно из самых распространенных соединений во Вселенной, скорее всего, этот неизвестный компонент и есть вода». Однако это бывает настолько редко, что для исправления ситуации Европейское космическое агентство специально запустило на орбиту телескоп CHEOPS. Он наблюдает методом транзитов планеты, которые ранее были открыты методом лучевых скоростей, чтобы добавить к их известным массам еще и диаметры.
Средняя плотность измерена, например, у семи планет знаменитой системы TRAPPIST-1. Все они размерами похожи на Землю, а три из них лежат в зоне обитаемости, то есть температура там допускает существование жидкой воды. Но средняя плотность планеты дает не слишком много информации о ее составе. Остается возможность поиграть с массовыми долями тяжелых пород, льдов, жидкостей и газов, а уж об их точном химическом составе и говорить не приходится.
Например, средняя плотность планеты TRAPPIST-1e выше, чем у Земли. Что это означает? Возможно, там нет атмосферы и гидросферы, так что вся масса экзопланеты приходится на твердые породы. Это было бы очень грустно, ведь по количеству получаемого от звезды тепла именно этот мир системы TRAPPIST больше всего похож на Землю. А быть может, там журчат ручьи и цветут яблони, просто у TRAPPIST-1e огромное железное ядро, оно-то и увеличивает плотность.
Если экзопланета наблюдается методом транзитов, это означает, что она периодически проходит между своим солнцем и нашими телескопами. Тогда лучи звезды просвечивают атмосферу планеты насквозь, и в спектре светила появляются следы атмосферных газов. Звучит заманчиво, не правда ли? Однако и у этого метода хватает ограничений. Прежде всего, атмосфера — это не вся планета. Тот, кто решит, что Земля на 76% состоит из азота и на 23% из кислорода, несколько ошибется.
Кроме того, выделить «отпечатки» планетной атмосферы из спектра звезды — тонкая работа, необычайно требовательная к качеству данных. Телескопы, которые достаточно хороши для этого, можно, пожалуй, пересчитать по пальцам. И никто не позволит инструменту такого класса день-деньской созерцать планеты: за его наблюдательным временем астрономы выстраиваются в очередь. Неудивительно, что таким путем исследованы всего лишь десятки планет из тысяч открытых методом транзитов.
Исправить ситуацию призван орбитальный телескоп ARIEL, специально предназначенный для «просвечивания» атмосфер. Планируется, что он обследует не менее тысячи экзопланет. Однако запуск его намечен лишь на 2029 год. А учитывая, как часто создатели передовых космических аппаратов не укладываются в сроки, скорее нужно говорить о 2030-х. Еще одно ограничение метода: нынешние телескопы позволяют исследовать атмосферу только крупных планет. Суперземели им доступны, хоть и с трудом, а вот миры размером с Марс, Землю или Венеру — нет.
Наконец, планеты имеют неприятное свойство покрываться облаками, так что «просвечиваются» только верхние слои атмосферы, которые по составу могут сильно отличаться от нижних. Правда, есть и безоблачные миры. Такова, например, KELT-9b, которая при своей температуре 4300 °C горячее большинства звезд Галактики. В ее раскаленной атмосфере просто нет молекул, которые могли бы образовать облака.
Астрономы, разумеется, сполна воспользовались этой удачей. Но против них играло, возможно, самое важное ограничение спектрального метода: далеко не все вещества имеют спектральные линии в видимом свете. В итоге из 76 элементов таблицы Менделеева от лития до платины было обнаружено всего ничего: магний, железо, титан, натрий, хром, скандий и иттрий. Под подозрением еще кальций, кобальт и стронций, но в этих результатах авторы не уверены.
Полный список элементов и соединений, обнаруженных на экзопланетах спектральным методом, немногим богаче. Стоит добавить водород и гелий (впрочем, в присутствии на экзопланетах двух самых распространенных во Вселенной элементов никто и не сомневался и без наблюдений), а также воду и вот теперь углекислый газ. Последние два вещества обнаруживаются уже не в свете, а в инфракрасных лучах. Возможно, мы что-то и забыли упомянуть, но вряд ли многое. Недавно запущенному телескопу «Джеймс Уэбб» по силам обнаружить еще несколько соединений, в том числе метан — простейшую органику, которая, впрочем, еще не свидетельствует о наличии жизни.
Есть и еще один весьма интересный способ изучить состав экзопланет, правда, уже разрушенных. Это поиск остатков планет в атмосфере белых карликов. О нем Naked Science уже рассказывал, так что не будем повторяться. Подводя итог, можно сказать следующее. Методы определения химического состава экзопланет есть и работают. Но работают не так хорошо, как хотелось бы ученым. Впрочем, то же самое можно сказать почти о любых методах на переднем крае науки — на то он и передний край.
Источник
Последние аномальные новости

Базы инопланетян спрятаны под водой у берегов Аляски

Бактерии поддерживают друг друга из поколения в поколение

Джон Кеннеди был реинкарнацией Линкольна

ИИ может обнаружить устойчивость к антибиотикам за 30 минут

Инопланетян терроризирующих жителей Перу удалось снять

Исследовали недавно обнаруженную новую звезду

Как петли влияют на пространственную организацию генома

Межзвёздные шарики оказались отходами тяжёлой промышленности

Мужчины получают больше пользы от привлекательности

НЛО застал врасплох крошечный порт Лабрадора

Обнаружили зеленое свечение Марса

Одна из книг об НЛО, которую необходимо прочитать

Призрачная фигура попала на камеру наблюдения

Проверка достоверности между взаимно не доверяющими сторонами

Разговоры об ИИ имеют прямое отношение к политике

Сколько инопланетян может быть на Земле

Создание вихрей в сверхтекучей жидкости из света

Тестирование будущих конструкций марсианских вертолетов

Углеродный материал установил рекорд по хранению энергии

Эксперименты с ИИ важны для нашего коллективного обучения

Бактерии хранят воспоминания и передают их потомкам

Галактики используют периоды затишья для производства звезд

Двуязычный мозг лучше игнорирует ненужную информацию

Динозавры все еще могут существовать на других планетах

Добыча полезных ископаемых на Луне реальна

Инопланетяне и динозавры вместе гуляли по Земле

Инопланетяне существуют, но им плевать на нас

Инопланетяне существуют, об этом говорят тысячи экзопланет

Мировая элита не сможет сохранить контроль над ИИ

Мощные волоконные лазеры становятся новаторской технологией

Мужчина застыл от страха, увидев НЛО

Новая детская книга об НЛО

Новые свидетельства о Британском Розуэлле

Обнаружили скрытые в Европе загадочные мегаструктуры

Основа контроля природы нелинейностей

Радикальный взгляд на галактики, окружающие Млечный Путь

Редкий металл станет переключателем для квантовых устройств

С отрицанием покончено, изменение климата происходит

Теории заговора вокруг убийств, от Джона Кеннеди до Ганди

Юные галактики горячие и светятся странными элементами

Билл Гейтс пообещал трехдневную рабочую неделю благодаря ИИ

Бывший офицер ВВС рассказал подробности о НЛО

В небе над Челябинском сняли загадочный объект

Веха, знаменующая появление квантовых компьютеров

Вклад гамма-блазарных вспышек в поток нейтрино

Живой Нострадамус предсказывает волну стихийных бедствий

Загадка отсутствия спиральных галактик в Супергалактической плоскости

Зафиксировали мощный луч неизвестной природы

ИИ нашел формулу прогнозирования гигантских волн

Квантовые вычисления для прогнозирования взаимодействия генов

Миры, в которых инопланетяне на миллиарды лет старше нас

Над аэропортом Импхал замечен НЛО

Необьяснимые обьекты в сердце нашей галактики

Разбившийся НЛО с живыми существами-андроидами внутри

Разгадали 400-летнюю загадку первых взрывчатых веществ

Революционные исследования в хранении энергии

Совместили два световых луча, скрученных по часовой стрелке

Странные и загадочные случаи, связанные с близнецами

У нас нет технологий, распознающих творчество нейросетей

Чтобы изучить нептуний и плутоний нужна новая химия

Астрология расскажет насколько вы чувственны в постели

Британская Зона 51 скрывает НЛО и лабиринт туннелей

Виртуальная реальность влияет на психику и креативность

Доказательства экзотического переноса заряда

Компания OpenAI совершила прорыв в создании сильного ИИ

Метеорит пробил насквозь автомобиль в Страсбурге

Множество свидетелей видели снежного человека

Найдите загадочное животное в оптической иллюзии

НЛО врезался в Юпитер

Ноев ковчег найден на Google Earth

Обнаружили второй по силе космический луч

Обнаружили два горячих Юпитера вокруг красных гигантов

Почему интерес к НЛО снова в центре внимания

Сатанинский клуб после школы открылся в Коннектикуте

Секретный военный объект для уничтожения НЛО

Сеть туннелей с привидениями обнаружена в Глостершире

Сокрытие НЛО правительством США реально

Статуя Девы Марии заплакала в Мексике

Хитрая оптическая иллюзия с 10-ю лицами

Шифрование квантовой информации в открытых системах

Бактерии способствуют модуляции поведения животных

Древнюю каменную стену нашли на Марсе

Житель Харрисонбурга рассказал о наблюдении НЛО

Индия поднимает истребители на перехват НЛО

История о крошечном человечке на самолетике

История поисков правительством США инопланетной жизни

Какова истинная природа эффекта Матильды

Климатические теории заговора процветают

Метан и водяной пар обнаружили в атмосфере экзопланеты

Молодая галактика содержит слишком много металла

Мышь с крысиным сердцем и сосудами не получилась

НЛО пролетел в 20 метрах от самолета на высоте 4000 футов

Нострадамус предсказал, что 'Вода смоет города'

Опровергли теорию странных маленьких воздушных шариков

Открываются новые горизонты для технологий будущего

Пентагон скрывает трупы разнообразных инопланетных существ

Российские пилоты заметили мерцающий НЛО

Сетевые нанобиосенсоры для беспроводной связи в крови

Сталкеры пробрались в самый опасный город в мире

Что нужно сделать чтобы предотвратить падение астероида

Бессмертие станет катастрофой для нашей планеты

Вода на поверхности Луны может стать важным ресурсом

Глобальный взгляд на вулканическую активность Ио

Загадочное желтое стекло ливийской пустыни

Инопланетяне разных видов являлись офицеру по ночам

Космический корабль размером больше Земли

Люди не смогут производить потомство от пришельцев

Маму двоих детей посетили инопланетяне

Нераскрытое убийство Джона Кеннеди

Никель в необычной форме нашли в космосе

Новая книга 'Образ будущего'

Нострадамус предсказал катастрофу в 2024 году

Охотник на Несси считает, что разгадал загадку

Пилот Ryanair сообщил о наблюдении НЛО

Предложили ввести понятие интеллектуальной мощности ИИ

Президент Обама знает, что инопланетяне существуют

Самоклеящийся материал для поглощения электромагнитных волн

Связь научной фантастикой и патентами

Секретные проекты по НЛО обнародуют к 2030 году

Скоро представят новый фильм 'Феномен Ариэля'

Будьте осторожней, бигфут всегда рядом

Валлийский снежный человек обнаружен

Вселенная больше не может прятаться за зоной Избегания

Гармония ИИ и интеллекта - залог счастливого будущего

Гибридная пантера бродит по сельской местности Британии

Жуткое предсказание экстрасенса на 2024 год

Инопланетная жизнь существует за пределами Марса

Лицо Лох-Несского чудовища сняли в 1933 году

Люди могли бы жить на Марсе

Мужчина после тренировки заметил над собой НЛО

Открытие тройной звезды улучшит понимание эволюции

Полиция Западного Йоркшира потрясена сообщениями об НЛО

Проклятая мебель травмирует и убивает людей

Пруд на Гавайях загадочным образом стал розовым

Пять удивительных технологий, которые появятся к 2100 году

Разбившийся на Марсе корабль, рядом с ним сидит пилот

Развитая инопланетная цивилизация может нас уничтожить

Следы бигфута или оборотня нашли в Аризоне

Сферический НЛО закрыл аэропорт в Манипуре

Физики открыли новый вид магнетизма

Аэропорт Импхал приведен в боевую готовность из-за НЛО

Бывший профессиональный рестлер снял НЛО

Глава Пентагона по вопросам НЛО разоткровенничался

Деревушка в Миссури стала горячей точкой НЛО

Женщина напугана жуткой находкой под половицами

Индийский зонд снял искусственные сооружения на Луне

Инопланетная жизнь может существовать на ледяных лунах

Инопланетяне гуляли по Земле рядом с динозаврами

Люди могут жить в реальности в стиле Матрицы

Мужчина снял на видео свою встречу с НЛО

На селфи в ресторане появился призрак

Огромный квадратный НЛО застиг военных врасплох

Огромный НЛО замечен в марсианском кратере

Очень странное существо по имени Человек-мотылек

Пенсионер увидел НЛО в приложении Amazon Kindle

Полицию Йоркшира завалили сообщениями об НЛО

Пророческие видения Авеля

Самые опасные мифические существа

Страшные предсказания Нострадамуса на 2024 год

Сферу Дайсона обнаружили на Google Sky

Популярные модели беспроводных наушников от известных брендов и их преимущества

Безупречное видео бигфута, доказывающее его существование

Британский снежный человек вымер, но Несси жива и здорова

Древний египетский Сфинкс был создан ветром

Загадочное наблюдение поставило НАСА в тупик

Инопланетяне похитили семью звезды UFC

Информатор отказался давать показания Пентагону

Инцидент в Паскагуле. Новые свидетели

Искусственный интеллект - форма инопланетной жизни

Какие президенты видели НЛО

НЛО пролетел рядом с самолетом над Флоридой

Плазменный НЛО попался на удочку

Почему мы все еще пытаемся создать Парк Юрского периода

Раньше инопланетяне жили в пещерах

Ромбовидный НЛО замечен над Аризоной

Странный объект в небе вызывает трепет у свидетелей

Тайна НЛО, упавшего на Луну, наконец-то раскрыта

Тела жутких трехпалых перуанских мумий - нечеловеческие

Тысячи людей выстроились в очередь к Илону Маску

Флот НЛО замечен у берегов Калифорнии

Яркий объект пролетел по небу Миннесоты

Безумные пророчества сбываются на глазах

Великобритания станет необитаемой ядерной пустыней

Вокруг Розуэлла нет инопланетного заговора

Жизнь легче всего найти на экзопланетах типа ранней Земли

Загадочное зелёное свечение в атмосфере Марса

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика