• РЕГИСТРАЦИЯ

Элизабет Таскер: Наша планета — отклонение от нормы

2 8302

В новой книге «Фабрика планет», которая вышла в издательстве «Альпина нон-фикшн», австралийская исследовательница Элизабет Таскер рассказывает, какие еще есть планеты, помимо нашей. «Сноб» публикует главу, в которой объясняется, чем Земля отличается от других планет.

Когда двадцать лет назад позиции теорий образования планет пошатнулись в результате открытия 51 Пегаса b, астрономы пришли к одному важному выводу: мы представляем собой отклонение от нормы.

К настоящему моменту вокруг звезд за пределами Солнечной системы обнаружено более 2000 планет. Наблюдения показали, что приблизительно один процент звезд соседствуют с горячим юпитером. Таким образом, несмотря на относительную многочисленность, эти необычно расположенные газовые гиганты все-таки достаточно редки. При этом, если взять обычные звезды, похожие на наше Солнце, окажется, что примерно вокруг половины из них обращаются планеты, аналогов которым в Солнечной системе просто нет.

Их назвали суперземлями. Они больше Земли, но меньше Нептуна — размер варьируется в диапазоне от 1,25 до 4 радиусов Земли. Большинство обнаруженных суперземель совершали полный оборот вокруг своей звезды менее чем за 100 дней. При этом многие из них двигались по орбитам, которые были ближе к звезде, чем даже орбиты горячих юпитеров. Чаще всего орбита горячей суперземли находилась на расстоянии 0,05 а. е., то есть составляла всего лишь пять процентов от расстояния между Солнцем и Землей и 13 процентов от расстояния от Солнца до Меркурия.

Что же это за миры, которые больше нашей самой крупной твердотельной планеты и меньше наименее массивной газовой? Что именно мы открыли — мегаземли с твердой поверхностью и тонкой атмосферой или мини-нептуны с маленьким твердым ядром, заключенным в гигантскую газовую оболочку? Как они оказались так близко к своей звезде и почему в Солнечной системе нет планеты такого размера? Есть ли какая-нибудь связь между ответами на эти вопросы и ответом на вопрос об условиях возникновения жизни во Вселенной?

Поскольку аналоги суперземли в Солнечной системе отсутствуют, астрономам пришлось объяснять происхождение самого массового, согласно накопленных данным, класса планет, не имея возможности сравнить его с чем-то, что было им уже знакомо.

В конце 2001 г. специалисты агентства NASA определили, что, проведя 34 года в странствиях по космосу, зонд «Вояджер-1» наконец достиг границы Солнечной системы. В течение следующих нескольких лет, вызывая все большее удивление у широкой публики, агентство несколько раз объявляло о точной дате выхода зонда за пределы Солнечной системы, давая повод для громких заголовков, например таких: «Человечество выходит за пределы Солнечной системы — но это не точно.» — в журнале TIME — и «“Вояджер” покинул Солнечную систему (на этот раз по-настоящему!)» — в новостях американского радио NPR. Проблема заключалась в том, что установить, где именно проходит граница Солнечной системы, практически невозможно, ведь единственным источником наших знаний в этой области являются теоретические модели.

Несмотря на эти трудности, благодаря путешествию «Вояджера-1» один факт удалось установить совершенно точно: если с момента запуска в 1977 г. зонду потребовалось столько времени, чтобы добраться до границы нашей планетной системы, вряд ли в обозримом будущем мы сможем посетить какую-либо экзопланету.

Ближайшая к нам звезда (помимо Солнца) — Проксима в созвездии Центавр. Это тусклая звезда, которая находится на расстоянии 4,24 светового года от Земли. Полагают, что рядом с ней есть планета с массой, как минимум на 30 процентов превышающей массу Земли. Таким образом, эта планета является ближайшим к нам кандидатом в экзопланеты. Но в любом случае расстояние до Проксимы Центавра почти в 2000 больше того, которое «Вояджер-1» уже преодолел к настоящему времени. При текущей скорости космического зонда, составляющей 60000 км / ч, ему понадобится более 75000 лет, чтобы достичь ближайшей к нам возможной планетной системы. С учетом огромных расстояний отправка зонда для изучения загадочных свойств суперземель — предприятие, заранее обреченное на провал. Будь у нас возможность измерить хотя бы плотность планеты, это уже позволило бы нам сказать, является ли она твердотельным миром земного типа или газовым нептуном.

Внутренние планеты вроде Земли состоят преимущественно из силикатов и железа: они рождаются слишком близко к звезде, чтобы на них мог образоваться лед. Из-за тяжелых материалов эти миры характеризуются высокой плотностью: плотность Меркурия, Венеры, Земли и Марса составляет 3,9–5,5 г/см3. При аналогичном составе планета с большей массой должна обладать более высокой плотностью, так как под действием гравитации твердые породы сожмутся еще больше. Моделирование внутреннего строения планет показывает, что каменистая суперземля с массой в 5 раз больше массы нашей планеты должна иметь плотность около 7,8 г/см3.

С другой стороны, большая часть объема Нептуна приходится на его громадную атмосферу. В ее составе преобладают водород и гелий — два самых легких элемента во Вселенной. Из-за этого плотность Нептуна не превышает 1,6 г/см3. Газовый вариант суперземли — это мини-нептун с толстой атмосферой, окружающей ядро из твердых пород или льда. Плотность газовой планеты массой в 5 масс Земли может быть равна примерно 3–4 г/см3, то есть намного меньше, чем у каменистой суперземли, но выше, чем у Нептуна, так как в силу меньшей массы такая планета накапливает меньше легкого газа.

Чтобы вычислить среднюю плотность планеты, ее массу делят на объем заполняемого ею пространства. Поскольку по форме планеты близки к сфере, все сводится к двум значениям — массе планеты и ее радиусу. К сожалению, проблема состоит не только в том, что оба эти значения очень непросто получить, но и в том, что зафиксированные значения будут иметь большую погрешность. При определении типа планеты, балансирующей на грани между массивным миром земного типа и маленьким газовым гигантом, из-за этой погрешности мы будет так же бессильны, как и врач при определении пола плода, который лежит в утробе, скрестив ножки.

В качестве примера такой планеты можно привести суперземлю, обращающуюся вокруг звезды Кеплер-93. Как следует из названия звезды, наблюдение за ней велось с помощью космического телескопа «Кеплер». Цель наблюдения — поиск планет, проходящих по диску звезды. Кеплер-93 была самой яркой звездой из наблюдавшихся в телескоп, и уже очень скоро — в 2011 г. — было объявлено об обнаружении планеты, обращающейся вокруг нее по близкой орбите. При этом размер планеты был оценен удивительно точно. Период обращения планеты Кеплер-93 b составлял 4,7 дней, радиус — 1,478 радиуса Земли с погрешностью всего лишь 0,019 радиуса Земли, то есть 119 км. Таким образом, точное значение радиуса планеты Кеплер-93 b укладывалось в узкий диапазон от 1,459 до 1,497 радиуса Земли, и по этому показателю она однозначно могла быть отнесена к суперземлям.

После проведения точных измерений радиуса была предпринята попытка определить массу планеты. На звезду Кеплер-93 были направлены телескопы «Кек» на вершине спящего вулкана Мауна-Кеа на Гавайях, которые должны были зафиксировать колебания лучевой скорости. Исследователям удалось наблюдать покачивания звезды, но ее движение трудно поддавалось точному измерению. Согласно первоначальной оценке, Кеплер-93 b была в 2,6 раза тяжелее Земли. Но из-за огромной погрешности ее масса вполне могла быть равна и 4,6 массы Земли. Дальнейшие измерения помогли установить более точные рамки для определения характера движения звезды. В результате было получено новое значение массы Кеплер-93 b: 3,8 массы Земли с погрешностью плюс-минус 1,5 массы Земли. Это было уже лучше, но при массе в диапазоне 2,3–5,3 земных массы планету с радиусом 1,478 Земли можно было отнести сразу к нескольким типам. Исходя из полученного диапазона значений средней плотности 4–9 г/см3 Кеплер-93 b могла быть чем угодно — хоть газовым миром, хоть землеподобной планетой с твердой поверхностью. Поэтому, несмотря на большой объем наблюдений, тип планеты Кеплер-93 b оставался загадкой.

Разгадать ее удалось спустя четыре года после публикации результатов измерения радиуса Кеплер-93b. Дополнительная серия наблюдений за лучевой скоростью с использованием телескопа «Галилей» на Канарских островах позволила наконец-то сузить диапазон возможных значений массы планеты до 4,02 массы Земли с погрешностью всего лишь 0,68 массы Земли. Из этого следовало, что ее средняя плотность должна составлять около 6,88 г/см3, то есть Кеплер-93 b — гигантская каменная планета. Значило ли это, что все суперземли на самом деле представляют собой увеличенные версии Земли?

В начале 2014 г. астрофизик Дэвид Киппинг занялся поиском экзолун, то есть естественных спутников, обращающихся вокруг экзопланет. Задачу себе он выбрал не из легких. В Солнечной системе самая крупная луна — это спутник Юпитера Ганимед. Он в два раза массивнее нашей Луны, его масса составляет 2,5% массы Земли. Не исключено, что рядом с экзопланетами могут обнаруживаться спутники большего размера, но в любом случае их влияние на звезду будет ничтожным.

Как решить эту проблему? Например, можно попытаться отыскать следы влияния спутника не на звезду, а на планету. Спутник и планета обращаются вокруг общего центра масс точно так же, как это делают планета и звезда. Это вызывает колебания планеты при движении по орбите вокруг звезды. Из-за колебаний временной промежуток между прохождениями планеты по диску звезды может слегка отличаться. Чтобы наглядно представить себе эту ситуацию, воспользуемся аналогией со спортсменом, который бежит по дорожке вокруг стадиона, держа за руку маленького ребенка. Когда ребенок устремляется вперед, бегун немного ускоряется. И наоборот — когда ребенок тянет спортсмена назад, бежать становится труднее, и скорость снижается. В результате время прохождения круга оказывается разным. Таким образом, изменение количества времени, которое требуется планете, чтобы в очередной раз появиться перед звездой, может служить надежным доказательством существования рядом с ней невидимого спутника.

Этот метод называют анализом изменения моментов прохождений, сокращенно — TTV (transit timing variations). В 2014 г. команда Киппинга опубликовала данные наблюдений за прохождениями восьми планет с целью выявления незначительных изменений в периодичности их появления перед звездами. К радости исследователей, в одном случае им удалось зафиксировать изменение времени наступления транзита. Однако дело было не в спутнике.

Объектом наблюдения была планета, движущаяся по орбите вокруг холодной звезды, известной под именем Кеплер-138. До этого с помощью космического телескопа «Кеплер» рядом с этой звездой уже было найдено три планеты. Все они отличались очень маленькими радиусами, составляющими 0,4–1,6 радиуса Земли, и обращались по близким к звезде орбитам с периодом не больше месяца. Колебавшаяся планета оказалась самой дальней в сис теме. Она получила условное обозначение Кеплер-138 d. Но ее колебания были вызваны не предполагаемым спутником, а разгоном и торможением под влиянием соседней средней планеты — Кеплер-138 c.

Несмотря на некоторое разочарование, связанное с тем, что первый экзоспутник найти все-таки не удалось, сам по себе полученный результат заслуживал включения в книгу рекордов. Подобно колебаниям звезды, изменения времени наступления транзита могут служить своего рода весами, с помощью которых можно измерить массу планеты. Кеплер-138 d стала самой легкой планетой, у которой удалось измерить и размер, и массу. Предыдущий рекорд принадлежал каменистой планете Кеплер-78 b, которая оказалась на 70 процентов тяжелее Земли. Масса Кеплер-138 d совпала с массой Земли.

Учитывая близость полученной массы к массе планеты, являющейся нашим домом, определение типа Кеплер-138 d не должно было вызывать никаких затруднений. Это должен был быть каменистый землеподобный мир — слишком горячий, чтобы содержать воду в жидкой форме, но обладающий твердой оболочкой и тонкой атмосферой. Однако радиус Кеплер-138 d был почти на 60 процентов больше радиуса Земли, а значит, плотность ее должна была быть в 4 раза ниже плотности нашей планеты, превышая плотность воды всего лишь на 30 процентов. Это был не каменистый мир, а очень маленький нептун.

Проведенные в 2015 г. дополнительные измерения позволили уточнить значения массы и радиуса Кеплер-138 d: масса была скорректирована в сторону уменьшения — до 0,64 массы Земли, а новое значение радиуса оказалось на 20 процентов больше радиуса Земли. При этом у планеты по-прежнему была очень низкая плотность, равная 2,1 г/см3, и толстая атмосфера.

В интервью средствам массовой информации Киппинг отмечал: «Даже если масса этой планеты равна массе Земли, она совершенно не похожа на Землю. Это доказывает, что невозможно провести четкую границу между каменистыми мирами вроде Земли и более “пышными” планетами вроде водных миров или газовых гигантов».

Получается, что наиболее часто встречающийся тип планет похож на коллекцию шариков из разных минералов: размер один, а вот внешний вид и строение — совершенно разные.

Перевод: Сергей Чернин

https://snob.ru/entry/170396?u...

    "Новое свирепое оружие". На Западе пришли в ужас от российского ТОС-3 "Дракон". Почему оно так испугало НАТО?

    В то время как Украина сталкивается с нехваткой боеприпасов, Россия расширяет типологию применяемого оружия, сообщает Die Welt. Так, новая тяжелая огнеметная система ТОС-3 "Дракон" стала свирепым оруж...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Ardjuna Он оно как!
      Вчера 19:55

      Военной тайны больше нет! Мальчиши-плохиши продали ее за бочку варенья...

      Тимур Иванов, заместитель министра обороны России Сергея Шойгу арестован и находится под стражей пока до 23 июня. Пока что ему вменяются взятки в особо крупных размерах.Как пишет газета "Ъ":По версии ГСУ СКР, господин Иванов получал откаты от совладельца ООО «Олимпситистрой» Александра Фомина не живыми деньгами, а услугами — строительством и реставрацие...
      581
      Ardjuna Он оно как!
      Вчера 12:19

      Кадровый голод "профсоюз олигархов" предлагает решить...12-часовым рабочим днем за ту же оплату. Бондаренко о новой инициативе

      Инициатива, исходящая от Российского союза промышленников и предпринимателей, известного как «профсоюз олигархов», поражает своей наглостью, считает политик и общественный деятель, видеоблогер Николай Бондаренко. Самые богатые люди страны хотят заставить россиян работать дольше и за меньшие деньги. Законодательное оформление удлиненного рабочего дня поз...
      742
      Ardjuna Он оно как!
      Вчера 09:28

      Под руководством Мединского создали учебник, главная задача которого вырастить поколение, не знающее про Социализм

      Что такое ложь, знают все, это когда говорят заведомую неправду, то есть умышленно обманывают. А вот когда не говорят правду, утаивают её, это как называется? Я считаю,что это худший вариант лжи, сокрытие от людей правды. Правды о стране, в которой родился и живёшь. И именно этим занимаются наши составители современных учебников по истории.Когда главе одного из регион...
      401

      «От катастрофы нас спас Ельцин, уничтожив СССР» - западные буржуа открыто признают, что их система рухнула бы, но помощь пришла с востока

      Когда современные апологеты неолиберализма стремятся представить капиталистическую систему западного образца как самую эффективную модель хозяйствования в истории — они нагло врут. Врут, чтобы обосновать свой антагонизм к СССР, чтобы похоронить призрак коммунизма, который до сих пор мозолит им глаза. В действительности же, как это ни странно, триумфатор...
      1656
      Ardjuna Он оно как!
      5 мая 23:50

      "Там воруют миллиардами". В Госдуме назвали самую коррумпированную сферу

      Здравствуйте, уважаемые подписчики и читатели моего канала. Депутат Госдумы от КПРФ Николай Васильевич Арефьев заявил, что самой коррумпированной сферой в стране является ЖКХ, в которой "воруют миллиардами". По словам депутата Госдумы, у нас в России принято положение, согласно которому коммунальные услуги ежегодно увеличиваются на уровень инфляции + 1%....
      1911

      Не нужно лжи и вот эта статья, об ней. "Как сталинобесы сочиняли байку про "уймись, дурак"

      На всякий случай излагаю коротко суть самой тупой, но и самой популярной в среде сталинобесов байки - а вдруг кто-то ее не слышал ? Хотя это вряд ли. В общем, мизансцена такова: Сталин власти не имеет, вся власть у "региональных князьков". "Князьки" организуют в СССР массовые репрессии 1937-38гг. Из властных регионов в безвластную Москву зачем-то поступают отчеты о хо...
      214
      Ardjuna Он оно как!
      4 мая 05:20

      Почему Россия и весь мир покупают Боинг и Аэрбас

      На выходных США совершили очень плохой поступок, они ввели санкции против бюджетной авиакомпании «Победа», которая использует лишь 42 свежих Боинг-737-800 и структурно входит в состав Аэрофлота. То есть Американцы вообще ничего не стесняются. Мы им тут верим и покупаем их самолеты без скрепов, а они «палки в колеса» вставляют.Почему Российские авиакомпа...
      182

      Что, что вы про ЦК сказали?

      Эх... Была такая страна СССР. Бывало в ней всякое. Одно время, говорят, приезжали по ночам чёрные воронки и увозили неполживо-рукопожатных в подвалы Лубянки, где зажимали пальцы в дверь, а ээээ (в рифму) в тиски и заставляли признать себя шпионом англо-франко-германской разведки. Может и так. Но вот в годы моего детства (70-е) ничего такого не было и в ...
      371

      ✍ ЭТО ПО-ВАШЕМУ "ЗАСТОЙ"?

      Слово "Брежнев" становится провокацией для любого ярого либерала. При этом они несут свою ложь, фальсифицируя данные и вбрасывая тезисы о "застое" и "деградации". Даже при наличии подтвержденных цифр о стремительном и стабильном экономическом росте, критики переходят к темам демократии и прав человека. Если факты свидетельствуют о неверных утверждениях,...
      963
      Ardjuna Он оно как!
      3 мая 20:48

      Чудеса чудесные, или Не прошло и 30 лет

      На заставке старая фотография: суд над пособниками оккупантов Красновым, Шкуро и пр. Несмотря на однозначность их деяний, в "свободной России" долгое время в неких особенных областях данные персонажи упорно героизировались. Якобы они не предатели, а борцы с большевизмом и еще мстили за "расказачивание", защищали исконно-посконные ценности.И всё сказочни...
      772

      Стереть память об СССР! Чинуш опять коробит от Побед Советского Народа.

      Как чёрта от ладана корёжит нашу "элитку" от одного только упоминания об СССР.И это не удивительно. Ведь, в сравнении с СССР, у нынешних деятелей всё получается со знаком "минус".Образование, здравоохранение, население, экономика... да, даже надои молока - везде " минус".Недаром внучка Леонида Брежнева на одном из современных ТВ-шоу, где нелицеприятно в...
      854
      Ardjuna Он оно как!
      3 мая 15:41

      Николай ПЛАТОШКИН | ЧУБАЙС: ВТОРОЕ ПРИШЕСТВИЕ?

      Николай ПЛАТОШКИН | ЧУБАЙС: ВТОРОЕ ПРИШЕСТВИЕ? ...
      110
      Ardjuna Он оно как!
      3 мая 13:39

      Богатым все, остальным налоги? Классовая политика в России и ее результаты

      Международному дню трудящихся публикую интервью с академического экономического форума, где мы говорили об общественных проблемах в России.Один из главных социально-экономических вопросов в современной России — экономическое неравенство. Наша страна — рекордсмен по эксплуатации труда и несправедливому распределению богатств внутри страны. Капитализм в Р...
      194
      Ardjuna 3 мая 13:02

      Что мы строим?

      Я вот не раз задумывался, а что именно хочет построить наша власть и поддерживающие ее ура-патриоты? Хоть что-то конкретное можно сказать? Там капитализм с человеческим лицом или социализм или что другое. Отличное от всех. Хоть кто-то ответит на этот вопрос?Как по мне ничего мы не строим, а просто плывем по течению, рассчитывая на то, что куда-то выплыв...
      294
      Ardjuna 2 мая 12:17

      На гнилом болоте антисоветчины

      Автор: Виктор КОЖЕМЯКО. Перечитываю письма, которыми незнакомые мне люди откликнулись на публикацию в номере «Правды» за 15—16 августа прошлого года моей статьи «Доколе славить предателей?». Она тогда буквально вырвалась на бумагу, и я даже предпослал ей рубрику «Необходимые заметки».Необходимые! А в чём же, собственно, дело? Разве тема предательства, ко...
      334
      Ardjuna Он оно как!
      2 мая 10:42

      Угадай идеологию: где патриот и государственник, а где фашист и националист?

      В свете проходящей в России открытой реабилитации идеолога русского фашизма Ильина, чьи книжки лежат на полочках высших представителей власти РФ и который считается патриотом и государственником, предлагаю поиграть в "угадайку" или викторину.Я буду приводить цитаты некоторых деятелей националистического толка, а вы попробуйте угадать их авторство. Но пре...
      762
      Ardjuna Он оно как!
      2 мая 09:27

      Медведев поздравил россиян с Первомаем.

      Знаковое поздравление, с учетом ныне занимаемой должности и всех предыдущих. С "обоймой", в которой находится столь выдающаяся личность. День Международной солидарности трудящихся у нас стал Днем весны и труда - да и какая может быть солидарность у трудящихся, когда все усилия много лет прилагались и прилагаются к разобщению оных: начиная с завоза "дешев...
      318
      Ardjuna Он оно как!
      2 мая 09:11

      Медведев: Мы выпускаем не только грозное оружие, но и все необходимое для благополучия граждан

      Наши заводы выпускают сегодня грозное вооружение. Такое, перед которым трепещут наши враги. При этом оружие мы производим не вместо, а вместе со всем, что нужно нашей стране для благополучной жизни", — подчеркнул он.И что такого мы производим, для благополучия граждан, как то забыл господин Медведев уточнить. Может хорошие, качественные автомобили, по д...
      64
      Ardjuna Он оно как!
      2 мая 02:10

      Полиция Братска начала задерживать участников митинга КПРФ

      В Братске (Иркутская область) на митинге КПРФ начались задержания, пишет телеграм-канал «Братчане». Коммунисты не только проводят акцию в честь 1 мая, но и объявили о выдвижении в мэры своего кандидата Елены Кутергиной.Телеграм-канал «Братчане» отмечает, что полиция задерживает выступающих, но достоверно известно пока только об одном пожилом мужчине, ко...
      359
      Ardjuna Он оно как!
      2 мая 01:55

      Эксплуатация труда капиталом остается максимальной за 30 лет

      Работникам в 2023 г. недоплатили 58% созданной ими стоимости, из чего капитал присвоил 44%????‍???? Доля оплаты труда в ВВП увеличилась и продолжит расти в ближайшие 6 лет, заявлял президент. По данным Росстата, зарплата выросла в 2023 г. на 7,8%. Но более 71% работников уверены, что им недоплачивают за труд.Эксплуатация труда капиталом ослабла в 2023 г...
      299
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика