• РЕГИСТРАЦИЯ

Элизабет Таскер: Наша планета — отклонение от нормы

Ardjyna
10 января 20:47 2 7906

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...

Как ферма троллей боролась с фермой салатов

В пятницу случилось прямо вот весёлое. А именно - в Москве открыли первую (а заодно сразу и крупнейшую в мире) городскую вертикальную ферму по выращиванию салатов. Что в этом весёлого? Реакц...

СТОЛКНОВЕНИЕ НЕИЗБЕЖНО: самое страшное оружие русских ставит Запад на колени

✔ История вопроса восходит еще к предвоенному времени, когда тогдашний глава вашингтонской администрации Франклин Рузвельт подписал секретный указ о запрете русских балалаек на территор...

Что лично у меня украл Путин?

А я отвечу — скрывать то нечего: — у меня он украл свалки использованных шприцев у подъезда, попутно спёр с десяток сторчавщихся знакомцев… — ещё украл спирт Рояль, круглосуточно продававший...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Ardjyna Вчера 15:06

    Денег нет и не будет-12. Экономические диверсии запада против СССР и России?

    С 1985 года США и запад осуществили ряд экономических диверсий против СССР и России.В одной из них участие приняли и граждане СССР?Помните компанию разукрупнения колхозов и совхозов после 1991 года.Раздачу земельных паёв гражданам. Тогда это преподносилось, как путь к богатству отдельных граждан и процветанию страны. Осуществляли эту диверсию специалист...
    130
    Ardjyna Вчера 13:21

    20 лет лжи и воровства...

    ..Сказано давно... а актуально до сих пор...Того, кто украл булку — посадят в тюрьму. А того, кто украл железную дорогу — выберут в парламент. МАРК ТВЕН.В наше время, Серёжа, можно украсть велосипед и всё здоровье отдать в тюрьме, а можно воровать вагонами и всегда оставаться на плаву. В России красть составы гораздо безопаснее, чем велосипеды, это я тебе конкретно го...
    162
    Ardjyna Вчера 12:44

    Это полезно знать - как проверить качество молока

    Поставил эксперимент над молоком из Беларуси. Правда ли, что оно такое хорошее, как говорят?Продолжаем рубрику о белорусских продуктах. Бытует мнение, что молоко из Синеокой отличается отменным качеством. Внутренне я с этим мнением согласен. Но что говорят факты? Поставил три простых эксперимента над белорусским молоком бренда "Страна васiлькi". Любой может повторить ...
    277
    Ardjyna Вчера 10:12

    Атомные "галоши" Путина (#8)

    Продолжим разбор клеветы Владимира Путина на СССР. Напомню еще раз, что нынешней президент РФ почему-то уверен в полной технической, экономической и прочей отсталости нашей советской Родины. Мол, в СССР ничего сложнее галош не производили и не продавали за рубеж. Это весьма спорное с точки зрения фактуры, морали и государственной целесообразности заявлен...
    532
    Ardjyna Вчера 08:53

    Успехи капитализма в России под управлением Путина - "Заброшенные Заводы" Что стало с предприятием оказавшимся "Под Москвичами"?

    Вот уже почти сотня лет прошла как слияние «механического завода» имени Смирнова и фабрики имени Зиновьева в 1925 году образовало знаменитый на весь СССР «СибЗавода».Завод просуществовал все Советские Годы, пережил «перестройку» и «девяностые» и всё было у завода хорошо пока в 2007 году сюда не пришёл очередной амбициозный застройщик жилья из Москвы ООО «Траст-Инвест»...
    1110
    Ardjyna Вчера 05:23

    Эра Путина

    Россия входит, или уже вошла в ступор. Состояние нашего общества и страны в целом можно сегодня сравнить со временем позднего Горбачева, когда никто не знал и не понимал во власти к чему идти и на что опираться.Тогда этим воспользовался Ельцин. Чувствуя, что во власти разброд и шатание, он перехватил инициативу и нанес удар в "солнечное сплетение"... и ...
    245
    Ardjyna Вчера 04:38

    Политика Кремля для Пекина — пример, как нельзя разбазаривать страну

    Китай призвал Россию стать сильнее перед лицом Запада Несмотря на отдельные успехи российской власти говорить о серьезных стратегических достижениях ее политики не приходится. Присоединение Крыма, разгром ИГИЛ* — частности, на фоне общей стагнации страны. Это понимают не только наши враги на Западе, но и союзники. Например, Китай.По мнению авторитетного ...
    364
    Ardjyna Вчера 03:39

    Раскрыт ОБМАН Горбачева.

    1985 г. пришел к Власти Горбачева и ситуация в стране кардинально поменялась. 1988 г.  Он содействовал выведение армии, из Афганистана это было сделано осознано, это первое что подорвала авторитет СССР в мировой политике. Он вывел армию из Афганистана и тем самым дал начало процветанию террористическим организациям, и после вывода Армии произво...
    190
    Ardjyna Вчера 02:51

    Бросивший вызов выродкам и мракобесам

    Судьба распорядилась так, что, открывая в то злополучное утро 70 лет назад, 24 октября 1949 года, входную дверь в квартире по улице Гвардейской, 10, в городе Львове и приглашая пришедших двух молодых людей в комнату, домработница Евстафия Довгун, по сути, приоткроет для хозяина квартиры путь в бессмертие. Страшная расправа, осуществлённая из-за спины, к...
    1189
    Ardjyna Вчера 02:15

    "Успехи" капитализма в России под управлением Путина - "На космодроме похищено 11 млрд рублей, вернуть удалось 3,5 млрд"

    Следственный комитет России расследует 12 уголовных дел о хищениях на космодроме Восточный, сообщила официальный представитель ведомства Светлана Петренко. СК продолжает расследовать дело в отношении экс-директора главного военно-строительного управления № 6 Юрия Волкодава. В суд уже направлено 42 уголовных дела о растратах, а также мошенничестве и злоу...
    259
    Ardjyna 18 ноября 02:26

    Отсутствие стыда или очередной закон для коррупционеров

    Путин в очередной раз дал вкусняшку тем, кто обеспечивает стабильность государства. Очень тихо, почти бесшумно был принят закон об освобождении мошенников из числа чиновников за растраты, за злоупотребление служебным положением.Депутаты разработали закон, а Путин подписал:№ 593998-7 В архиве. Закон принят.О внесении изменений в статьи 76.1 и 145.1 Уголов...
    1418
    Ardjyna 17 ноября 19:21

    "Успехи" капитализма в России под управлением Путина. Дайджест.

    Как за неделю потерять 120 миллиардов наших с Вами денег Усушка, утруска, потери при транспортировке.... Это сленг любого снабженца или кладовщика, когда во вверенном ему хозяйстве обнаруживается недостача. Или - «долгоносик сожрал», уже про картошку от колхозного председателя.Оказывается, деньги тоже вполне себе так могут... Особенно, лежащие в разных в...
    1344
    Ardjyna 16 ноября 19:34

    1.3 млрд премии или как друзья Путина разоблачают президента

    Возмущён тому, что в госкорпорациях приятели Путина относятся к государственным деньгам как к своим собственнымПричем, обратите внимание на то, что возглавляют государственные корпорации приятели Путина. И все как один. Вернее похожи друг на друга.Возьмем , к примеру Грефа:За 9 месяцев 2019 выплаты правлению Сбербанка составили 1 млрд. 328 млн. рублей.В...
    1166
    Ardjyna 16 ноября 10:06

    Мысли антисоветчика

    Лично меня антисоветчики всегда забавляли. Интересно, как у такого же как я человека, учившегося также как и я, которому доступна такая же как и мне литература, который также как и я мог что-то видеть сам, а о том, что не видел, мог спросить у очевидцев, и может быть настолько далёкое от действительности мышление?Ладно ещё, когда это бывший колхозник, к...
    1629
    Ardjyna 16 ноября 09:47

    Главный вопрос Павлу Грудинину: будете ли Вы участвовать в президентских выборах-2024? «Судя по всему, буду!»

    Честно, откровенно, смело в течение двух часов директор Совхоза имени В.И. Ленина, экс-кандидат в президенты на выборах главы государства в 2018 году Павел Николаевич Грудинин отвечал на вопросы блогеров и журналистов независимых СМИ, в числе которых была «Советская Россия». А всего съехалось на пресс-конференцию в совхоз около 40 представителей информа...
    827
    Ardjyna 16 ноября 09:38

    Депутаты выставляют счет. Либерализация контроля за зарубежными средствами граждан будет ограничена

    Комитет по финансовому рынку Госдумы предлагает ограничить еще даже не начавшуюся либерализацию контроля за зарубежными счетами граждан. Депутаты намерены изменить список стран, в банках которых можно иметь счета без необходимости отчитываться о них перед Федеральной налоговой службой (ФНС). Вместо стран, входящих в Организацию экономического сотрудниче...
    1242
    Ardjyna 16 ноября 09:07

    Михеев считает, российская элита состоит из предателей

    В российских политических шоу сейчас основной темой является Украина, но все же иногда затрагивают и нашу страну. Например, не так давно Сергей Михеев коснулся интересной темы российской элиты. Вот, что для вас значит выражение «российская элита»? Вряд ли кто-то из читателей относится к этой фразе положительно. Михеев считает, что само понятие теперь вос...
    2526
    Ardjyna 16 ноября 08:51

    Путин ставит диагноз российской экономике?! И симптомы заболевания от граждан России!

    Воруют. Воруют много. Воруют нагло. - диагноз заболевания ,который российской экономике поставил не давно сам Путин.Путин, видать проведя долгий консилиум с "лечащими врачами", нашёл в себе силы признать, что проблемы со с здоровьем российской экономики вызваны одной из болезнью и называется оно воровство.Установка верного диагноза прямой путь к выздоро...
    894
    Ardjyna 15 ноября 01:07

    "Мираторг" выводит всю прибыль в оффшоры, к себе на Родину

    Когда я читаю такие названия как: "Мираторг", "Агромир" и тому подобные слова в русском стиле, верю, что они нам, как родные. А если эти названия ещё связаны с фирмами, которые нас кормят и помогают жить, то нет никаких сомнений, что они наши, российские. Но кормить нас может и "Макдоналдс" и "Дядя Сандерс", дело ведь не в еде. Поесть я могу и лапшу "Дош...
    2610
    Ardjyna 15 ноября 00:55

    Не хватает еще налога на воздух

    С гордым видом достойно выполняющих свой долг сановники всех уровней необуржуазной власти вот уже три десятилетия присутствуют при непрерывном разорении сельского хозяйства.До этих «реформаторов» на протяжении всего исторического развития в мирных условиях крестьянство наращивало средства жизни для великого народа. Во всех классовых обществах, тем более...
    1849
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика