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

Воздушный шар перехвачен над Техасом

Гибриды людей и пришельцев бродят по нашей планете

Гражданская война с ИИ в Силиконовой долине

Загадочная 'Каменная лодка' Алес Стенар

Загадочный гамма-всплеск GRB 221009A

Известный блогер увлекся НЛО

ИИ GPT-5 станет неотличимым от человека

Код да Винчи. Обман принес $100 миллионов

Кольца Сатурна нагревают его атмосферу

Летающий железный город, сокрушенный Кришной

Необычный случай полтергейста в Чили

НЛО завис над хранилищем ядерного оружия на Гуаме

Обнаружен самый плоский взрыв из когда-либо виденных в космосе

Огромный зверь появляется из вод озера Лох-Несс

Развитие систем типа ChatGPT может усугубить мировой энергокризис

Разработан материал, поглощающий 95% ЭМ-излучения радаров

Секретные материалы получат перезагрузку

Эволюция атмосферы красной планеты

Экстраординарные доказательства требуют экстраординарного финансирования

Этичность и безопасность ИИ ушла на задний план

Гамма-всплеск ставит под сомнение модели рождения черных дыр

Дизайнер выпускает сумку, сделанную из метеорита

Загадочные черные кольца заметили в московском регионе

Запечатлели обратное движение молнии

ИИ ChatGPT неумеет собирать компьютеры

Исследования климата экзопланет

Как искать экзопланеты из тёмной материи

Материнские корабли со звезд

Место чиновников займет искусственный интеллект

Мысли печально известного контактера Джорджа Адамски

На Венере всего лишь 85 000 вулканов

Новый взгляд на космическую эволюцию аминокислот

Обнаружена экзопланета с плотностью больше, чем у свинца

Попытка поймать темную материю в подвале

Распечатайте батареи на 3D-принтере на Луне или Марсе

Сериал 'Последние из нас' воплотился в реальности

Список случаев с НЛО зарегистрированных в Пентагоне

Странное исчезновение и смерть Джеймса Фоссета

Школы астрологов и тарологов набирают популярность

Эксперты призывают приостановить исследования ИИ

Почему ПВХ окно продувает и как решить проблему

Каких ошибок при ремонте квартиры стоит избегать

Нужна ли вентиляция в деревянном доме

Какой стеклопакет выбрать. Однокамерный или двухкамерный

Большие кошки бродят по Британии

Высшие учебные заведения осознают влияние ChatGPT

Гигантская дыра открылась на Солнце

Детали бюджета Пентагона по НЛО засекречены

Жуткие города-призраки России

Жуткие истории жителей Казахстана

Из мяса мамонта сделали фрикадельку

ИИ может предсказать, как вы проголосуете на выборах

ИИ научили имитировать стримеров и делать рекламу

Инопланетяне могут знать лекарство от рака

Как ИИ меняет то, как мы пишем и творим

Ключ к тайне жизни после смерти

Краснота астероидов Нептуна проливает свет на историю Солнечной системы

Люди достигнут бессмертия через восемь лет

Маск ищет партнёра для тестирования мозговых имплантов на людях

Нейродетектор лжи будут использовать при отборе космонавтов

Обнаружили одну из самых больших черных дыр

Самые странные существа в криптозоологии

Связали загадочный быстрый радиовсплеск с гравитационными волнами

Тайна рейса N3808H

Подборка статей из газет и журналов

Атмосферы гигантских планет сильно различаются

До 80% рабочих мест в США могут быть захвачены ИИ

Жизнь процветает в экстремальных условиях

Загадка человеческой крови, текущей из пола

ИИ может свести людей с ума

Интерес россиян к предсказаниям вырос на 74%

Исследователи нашли новый водоем на Луне

Карта воды вблизи южного полюса Луны

Коронографы Уэбба обнаруживают экзопланеты в ИК-диапазоне

Метеоролог объяснил появление НЛО над Строгино

Могла ли наша ДНК измениться тысячи лет назад

Молекулы в форме шара встречаются во Вселенной

Паранормальная апатия

Пентагон отказался публиковать данные о сбитых НЛО

Поиск пропавшего гравитационного сигнала

РАН запустила программу по изучению НЛО

Симулятор смерти покажет, что происходит, когда вы умираете

У TRAPPIST-1 b нет существенной атмосферы

Что говорил Нил Мироточивый о последних годах человечества

Что ожидает Украину в будущем

Подборка статей из газет и журналов

Британский регион стал горячей точкой наблюдений НЛО

Ветераны ВВС информируют Пентагон о НЛО

Два метеорита позволяют изучить космическое пространство

Дом дьявола или база НЛО

Дочь уфолога считает его больным

Как простая прачка стала легендой

Конспирологи сходят с ума по поводу оповещения об Армагеддоне

Может ли наука объяснить наблюдения НЛО

НЛО заметили в небе Краснодара

Пара заметила НЛО над Эдинбургом

Признаки жизни нужно искать в космической пыли

Призрак вышел на охоту

Пять легендарных наблюдений НЛО в США

Стэнли Кубрик и иллюминаты

Судебное дело, доказывающее, что призраки реальны

Тайна шестидюймового скелета с конической головой

Ученые предлагают не инопланетное объяснение Оумуамуа

Чудовище озера Тота

Шестое чувство - самый реалистичный фильм о привидениях

Шотландский Розуэлл очаровывал в течение 30 лет

Получите новую подтвержденную учетную запись Telegram прямо сейчас в магазине аккаунтов Telegram – TG-Reload

Как создать успешный бизнес с нуля.Советы и рекомендации

Оксигенотерапия домашних животных. Показания, особенности

Подборка статей из газет и журналов

Бигфуты замечены в северной части штата Нью-Йорк

Известный подкастер запускает расследование НЛО

ИИ захватит власть и спровоцирует Армагеддон

Инопланетяне крадут человеческую сперму и яйцеклетки

Космическое происхождение строительных блоков жизни

Манчестер известен наибольшим количеством наблюдений НЛО

На биоразнообразие на Земле влияли вспышки сверхновых

На фото Кальвина показан сверхсекретный самолет США

Начинается строительство уфо-курорта в Розуэлле

Новые виды грибов поставят под угрозу выживание человечества

Объект, похожий на НЛО, сняли над Остином

Основание РНК в образцах астероидов - источник жизни на Земле

Почему Оумуамуа - не инопланетный крейсер

Президент США Джимми Картер видел НЛО в Джорджии

Реальность не существует, пока вы на нее не смотрите

Седона - горячая точка наблюдений НЛО

Таинственные дыры обнаружили на дне Атлантического океана

Тайна древних каменных колонн Сицилии

Ужасы туннеля Хусак

Японская гора, которая является магнитом для НЛО

Британский ученый хочет отправить ИИ-мозг в червоточину

Видео Марса с высоты птичьего полета

Дискообразный объект перевозили в районе Зоны 51

Загадочные светящиеся шары висели над Мурманской областью

Земля никогда не будет похожа на Корусант

Легендарное видео с бигфутом показали в улучшенном качестве

НЛО - международная научная проблема

Новое исследование цунами в облаках Венеры

Обнаружили горящий гелием белый карлик

Офис будущего. Голосекретари, роботы и дроны

Охота на фотографа, который сделал лучший снимок НЛО

Первые звезды были не одиноки

Первый в мире космический отель откроется в 2027 году

Повторяющиеся вспышки от молодого звездного объекта

Подледные океаны существуют на Миранде и Ариэле

Политики США обеспокоены проблемой НЛО

Силиконовая долина исследует гиперпространство

Улучшение удаленной работы планетарных наземных роботов

Что такое НЛО

Экспериментальный метод исследования сверхлегкой темной материи

Баги в ChatGPT продолжают всплывать

Близится парад планет

Встреча фей с солдатами в чеченском лесу

Жителя Мэриленда похитили пришельцы с щупальцами

Загадочные изображения двуликих существ найдены в Перу

Загадочные объекты, над которыми до сих пор ломают голову

Загадочный шары сняли над Арбеково

Зонд инопланетян упал в южную частью Тихого океана

ИИ ChatGPT создает проблемы в научных кругах

ИИ ChatGPT такой же революционный, как мобильные телефоны

Материнский корабль инопланетян скрывается в Солнечной системе

Медики научились выбирать пол будущего ребенка

Мультивселенная. Проблемы, стоящие перед теорией

Объяснение необычных сигнатур спутников Юпитера и Сатурна

Пентагон профинансировал эксперименты по сборке спутников на орбите

Под Нью-Йорком убили озерное чудовище

Подземная инопланетная база в глухой сибирской тайге

Польский ясновидящий напророчил стране войну

Разгадали тайну звездолета инопланетян Оумуамуа

Стоунхендж не был гигантским календарем

Прозрачная автомобильная оптика - залог безопасности на дороге

Возможные места для поиска Атлантиды

Геофизическая модель гибели Атлантиды

Законодатели изо всех сил пытаются разграничить ИИ

Зловещие связи между монстрами и древними замками

Измерили силу сцепления фрагментов метеорита

Каково будущее ChatGPT в сфере высшего образования

Клубящиеся песчаные облака заметили на экзопланете

Маленькие звезды могут иметь большие планеты

Математики открыли новую форму

Могут ли путешествия во времени объяснить появление странных существ

Огромный астероид приближается к Земле

Озеро в Танзании превращает животных в камень

Охота на Венеру 2.0

Поиск обитаемых планет у Альфа Центавра

Поиски жизни в космической пыли

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика