Стагнирующий интерьер суперземель может лишить их шансов на появление жизни
Стагнирующий интерьер суперземель может лишить их шансов на появление жизни
Мы всё время открываем экзопланеты, похожие на Землю по составу, но более массивные. В связи с этим хочется спросить: это просто увеличенные версии Земли или же они принципиально отличаются от неё? В особенности хотелось бы знать, имеют ли они толстую атмосферу, вулканическую деятельность, магнитные поля и тектонику плит.

В последнее время мы всё время открываем экзопланеты, похожие на Землю по составу, но более массивные. В связи с этим хочется спросить: это просто увеличенные версии Земли или же они принципиально отличаются от неё? В особенности хотелось бы знать, имеют ли они толстую атмосферу, вулканическую деятельность, магнитные поля и тектонику плит.

Влада Стаменкович из Массачусетского технологического института (США) подчёркивает, что ответы на эти вопросы играют решающую роль в определении степени пригодности планеты для жизни.


Экзопланеты, окружающие звезду HD 40307, в представлении художника. Они в 4,2, 6,7 и 9,4 раза массивнее Земли. Период обращения составляет соответственно 4,3, 9,6 и 20,4 суток. (Изображение ESO.)


На Земле тектоника плит и вулканическая деятельность помогают регулировать климат, а также перерабатывают и доставляют на поверхность питательные вещества. Магнитное поле, движимое жидким металлическим ядром, защищает атмосферу от солнечного и космического излучения.

Г-н Стаменкович и его коллеги обнаружили, что вязкость и температура плавления пород мантии сильно зависят от давления. В массивных «суперземлях» внутреннее давление в десятки раз выше нашего. Это может привести к большей вязкости и температуре плавления, что способно негативно сказаться на обитаемости планеты.

Хотите верьте, хотите нет, но расчёты показывают, что твёрдые «суперземли» могут быть даже недифференцированными, то есть не разделёнными на металлическое ядро и мантию.

«Согласно современным представлениям, планеты земного типа образовались сравнительно быстро — в первые 50 млн лет истории Солнечной системы, — поясняет г-н Стаменкович. — Время формирования ядра сильно зависит от вязкости. Высокая температура плавления и большая вязкость «суперземель», рассчитанные нами, говорят о том, что их ядра либо формировались медленно, либо не формировались вообще. Это вызывает сомнения в том, что они способны генерировать магнитные поля».

Даже если эти «суперземли» дифференцированы, исследование показывает, что конвекция в них будет вялой и что в глубине мантии могут образовываться застойные слои, которые мешают тепловому потоку, поднимающемуся от ядра. И тогда основной формой переноса тепла остаётся электропроводность. В результате скорость остывания ядра снижается. Никакой вам планетарной динамо-машины!

Выяснилось также, что шансы на тектонику плит снижаются по мере увеличения массы планеты. В то же время вода в литосфере способна компенсировать этот эффект. Иными словами, наличие тектоники плит на «сверхземлях» зависит от множества неизвестных характеристик, которые в ближайшем будущем нам наблюдать не удастся.

Атмосфера ранней Земли, как полагают, отчасти стала результатом дифференциации планеты и последующего выпуска газов посредством извержений вулканов. Учёные обнаружили, что продолжительность вулканической дегазации и производства расплавленной породы обычно уменьшается с увеличением планетарной массы, особенно с ростом вязкости. Это может ограничить временные рамки вулканической активности на экзопланетах, а также повлиять на регулирование климата при глобальном оледенении.

«Наша работа подчёркивает важность понимания тепловой эволюции планет, — резюмирует Влада Стаменкович. — Кроме того, она показывает, что «суперземли» более разнообразны, чем ожидалось. Мы сможем в полной мере ответить на все вопросы лишь в том случае, если соберём больше данных путём экспериментов при высоких давлениях и спектроскопического наблюдения атмосферы «суперземель», вращающихся в двух шагах от ярких звёзд».Источник: Phys.Org
Опубликовано 27 сентября 2012 | Прочтений 2153

Комментарии
Периодические издания


Информационная рассылка:

Рассылка The X-Files ... все тайны эпохи человечества



Электронный журнал:

THE X-FILES...
Все тайны эпохи человечества