Мы все уносимся вдаль на одной и той же планете - мы экипаж одного корабля.
љ Антуан де Сент-Экзюпери.
Сегодня мы продолжим знакомство с разными бандами одной и той же детсадовской планетарной группы. На страницах предыдущей статьи нас принимали в свои теплые мягкие объятия пухляки-здоровяки с низкой плотностью, а именно планеты-гиганты. Сегодня мы познакомимся с другой группой хулиганов - с бойкими и твердыми характером (т.е. корой) планетами земного типа.
Планеты земной группы - это четыре планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. А так же те экзопланеты (планеты, не входящие в состав Солнечной системы), которые схожи по свойствам с этими четырьмя крепышами.
Согласно многим космогоническим теориям, в любой звездной системе, так же, как и в Солнечной, твердотельные планеты меньших размеров расположены во внутренней области системы, низкоплотные планеты-гиганты - во внешней, а разделяет их пояс астероидов (но о них, а так же других малых небесных телах звездных систем, мы поговорим в другой раз).
Планеты земной группы состоят преимущественно из тяжелых элементов: кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и др. Их строение тоже схоже. В него всегда входят следующие элементы: ядро в центре, состоящее из железа с примесью никеля (в случае родной Земли оно делится на внешнее и внутреннее ядро); мантия в промежуточном слое, состоящая из силикатов (обширная группа минералов со сложным химическим составом); кора (также состоит из силикатов и является твердой оболочкой планеты). Подробнее о свойствах и принципах формирования этих слоев мы говорили во второй статье о планетах.
Вне Солнечной системы, которая является лишь одним из детских планетарных садов, полным-полно других районов и кварталов (других звездных систем), и вообще других городов (других галактик) со своими районами и множеством детских садов внутри них. Другими словами, во Вселенной множество других галактик со своими звездными системами, в состав которых входят свои планетарные системы. Планеты других звездных систем называются экзопланетами. Обнаружить их сложно даже с современным уровнем техники из-за малой светимости и сравнительно малых размеров по сравнению со звездами. Поэтому первыми были обнаружены ледяные и газовые гиганты. Уже позднее были обнаружены меньшие по размеру небесные тела - т.н. суперземли и миниземли.
Суперземли получили свое "звездное" наименование благодаря исключительно своей массе, а не приближенностью к звезде-воспитательнице или каких-либо иных признаков. В этот класс планет входят планеты с массой, превышающей массу Земли в 1-10 раз (по некоторым версиям в 5-10 раз), но значительно уступающей массе газовых гигантов. Граница между суперземлями и газовыми гигантами, подобными Нептуну, нечеткая, и оценивается примерно в 10M⊕ . Суперземли формируются преимущественно у звезд небольшой массы - менее 1Mʘ, т.е. относящихся к оранжевым и красным карликам. Массы этих звезд варьируются от 0,31Mʘ до 084Mʘ. Кроме того, все обнаруженные суперземли вращаются вокруг звезд, чьи орбиты обеднены металлами (элементами тяжелее водорода и гелия).
По физическим характеристикам элиту детсадовской группы - суперземли - можно разделить на следующие подгруппы: основной костяк из планет земного типа (имеющие железное ядро, покрытое скальными породами); шестерки-мининептуны (планеты переходного типа между планетами земного типа и планетами-гигантами) и слезливые океаниды (или планеты-океаны); таких же привилегированные, но отщепенцы - углеродные планеты с совершенно иным химическим составом. Рассмотрим их все по-отдельности, начиная с мининептунов.
Мининептуны также носят кличку "газовые карлики". Это переходное звено между газовыми гигантами наподобие Нептуна и Урана и землеподобными скалистыми планетами. Они всегда меньше по массе, чем Уран. Они имеют скалистые ядра, окруженные толстыми оболочками из легких веществ - мантией из воды и аммиака, плавно переходящей в атмосферу из водорода и гелия. Мининептуны формируются на значительном удалении от своих звезд - за границей снеговой линии (места, где температура при удалении от звезды становится достаточно низкой, чтобы простые летучие соединения переходили в твердое состояние). Благодаря отсутствию плотной атмосферы мининептуны могут быть классифицированы и как океаниды. К мининептунам также относятся т.н. мегаземли. Так называются экзопланеты, чья масса превосходит земную в 10 и более раз. Однако, это прозвище связано с ошибкой в определении массы свежеоткрытой экзопланеты Kepler-10, которая после проверки оказалась меньше изначально предполагаемой. Однако, термин "мегаземля" к тому моменту так плотно укоренился, что им часто называют мининептунов. Кроме того, в недалеком будущем такие планеты действительно могут быть обнаружены.
Океаниды, или планеты-океаны - это планеты, состоящие преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов. При достаточно близком расположении к горячей звезде-воспитательнице эти планеты начинают жаловаться и рыдать водой, формируя водные океаны из растапливаемого льда. Они могут быть целиком покрыты океаном слез глубиной до 100км (точное значение зависит от радиуса планеты). На такой большой глубине вода более не может оставаться в жидком состоянии из-за колоссального давления, и образует особые формации льда, не встречающиеся на Земле, такие как лед V, VI и VII. Океаниды формируются на достаточном удалении от родительской звезды и со временем могут мигрировать ближе к ней по газопылевому протопланетному облаку. Это такие планеты, чья протопланетная масса достаточно большая, чтобы расчистить свою орбиту и не быть поглощенной соседним газовым гигантом, но недостаточная , чтобы принять водород и гелий из окружающего пространства и стать газовым гигантом. Масса таких планет составляет 6-8 земных масс.
Про углеродные планеты мы поговорим чуть ниже, т.к. они входят и в другую классификацию планет земного типа.
Миниземли - это подготовительная группа планетарного детсада, которая состоит из планет, гораздо менее массивных, чем Земля или Венера. В Солнечной система к таким карапузам относятся Марс и Меркурий. В данный момент не существует открытых экзопланет, относящихся к этому классу из-за сложности их обнаружения. В отличие от карликовых планет, она способна расчистить свою орбиту от других тел, т.е. карликовая планета - это переходный объект между малыми небесными телами и миниземлями. Для них в системе МАС (Международное Астрономическое Сообщество) отсутствует понятие верхнего предела массы (поэтому планета может быть больше или массивнее Меркурия), а нижним предел определяется гидростатическим равновесием объекта (т.е. набором характеристик, определяющим его сферическую форму).
Приведенная выше классификация - не единственная существующая. Планеты земного типа так же делятся на четыре группы по признаку их химического состава, а не по степени откормленности деликатесами детсадовского магнитно-пылевого облака (массе): железные, силикатные, безъядерные и углеродные планеты.
Железные планеты представляют собой насыщенные железом шарики с тонкой или отсутствующей мантией, вращающиеся на близких к родительской заезде орбитах. Они - это жертвы драк обычных магнитно-силикатных планет с особо массивными и дерзкими небесными телами (астероидами, например), в результате столкновения с которыми лишаются мантии. Потому, наверное, и тянутся под крыло звезды-воспитательницы. Железные планеты имеют более жесткий характер (твердость и плотность), чем другие, и обладают способностью быстро остывать после сформировавшего их конфликта, поэтому лишены выраженного магнитного поля.
Силикатные планеты - это самые обычные, среднестатистические карапузы железосиликатных планет с металлическим ядром и силикатной мантией.
Безъядерные и углеродные планеты любят играть с земными астрономами в прятки и потому являются только гипотетическим видом планет. Безъядерные планеты, предположительно, вовсе не имеют ядра. Эти бесхребетные шарики являются полной противоположностью жестким и закаленным железным планетам и состоят только из мантии. Существует два пути их формирования. Первый происходит в удаленных от родительской звезды прохладных зонах, где железо, входящее в состав такой планеты, связывается при помощи хондритов. Этим термином называют метеориты, содержащие хондры - сферические или эллиптические формы силикатного состава. Второй - при большом количестве в составе планеты свободных железа и воды, которые при взаимодействии окисляются с выделением оксидов железа и водорода. Железо не может остаться в несвязанном виде (только в виде оксидов) и опуститься к ядру. Из-за отсутствия ядра такие планеты вовсе лишены защитного магнитного поля.
Скрытники же - углеродные планеты - формируются в протопланетных дисках с высоким содержанием углерода и низким содержанием кислорода. Если Земля, Марс и Венера состоят преимущественно из кремния и кислорода, то такие планеты будут построены на базе углерода. Внутри такой планеты, предположительно, будет также располагаться железное ядро, а вот укрывать его будет слой карбидов кремния, урана и чистого углерода. Предполагается, что отдельные области таких планет будут покрыты чистыми алмазами, что делает их особенно привлекательными для поисков. Они будут укрыты атмосферой из углеводородов и диоксида углерода. При наличии воды на такой планете жизнь на ней возможна, но она будет кардинально отличаться от земной в связи с малым количеством кислорода.
Существует еще множество типов планет, но лучше уделить им полноценное внимание в следующий раз, чем обделить им по сравнению с планетами земного типа и, тем самым, сильно обидеть! Ведь недаром же говорят, что все мы - из детства. Поэтому не будем пытаться обратить наше уставшее сознание к другим планетам сейчас, но со свежими силами вернемся к ним на следующей неделе.