Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Среда, 18.01.2017, 13:05

Вселенная Сегодня » 2016 » Август » 25 » Что вообще значит "планета земного типа" и следует ли использовать эту терминологию для Проксимы Центавра b?

25.08.2016
Что вообще значит "планета земного типа" и следует ли использовать эту терминологию для Проксимы Центавра b?
Автор: Matt Williams



Художественное представление поверхности планеты Проксима Центавра b на орбите вокруг красного карлика Проксима Центавра. Двойная звезда Альфа Центавра AB видна слева вверху над поверхностью Проксимы Центавра b. Предоставлено: ESO.

Недавнее заявление представителей Европейской Южной Обсерватории о том, что они обнаружили кандидата в экзопланеты на орбите Проксимы Центавра - таким образом подтверждая недели обсуждений в интернет-сообществе - это потрясающие новости! Это не только самая последняя находка ближайшей внесолнечный планеты, но и в Европейской Южной Обсерватории указали на то, что она каменная (скалистая), подобная по размеру и массе Земле, движется по орбите в пределах зоны обитаемости.

Однако в самый разгар обсуждения этой новости существовали некоторые разногласия относительно определенной терминологии. Например, когда планету, как Проксима Центавра b, называют "планетой земного типа", "обитаемой" и/или "земной", естественно, возникают некоторые вопросы относительно того, что это означает. Для каждого термина существуют конкретные смыслы, которые в свою очередь требуют разъяснения.

Для новичков, называть планету "планетой земного типа", как правило, означает, что по составу она близка к Земле. Вот, где термин "земной" по-настоящему вступает в игру, поскольку он отсылает нас к скалистой планете, которая состоит в основном из силикатных пород и металлов, которые распределены между металлическим ядром и силикатной мантией и корой.


Почему мы не находим другую жизнь?

Это касается всех планет Внутренней Солнечной Системы и часто используется для того, чтобы отличать экзопланеты от газовых гигантов. Это важно в контексте охоты за экзопланетами, поскольку большая часть из 4696 кандидатов в экзопланеты - из которых 3374 были подтверждены (по состоянию на 18 августа 2016 года) - были газовыми гигантами.

Так что это вовсе не означает, по крайней мере, не автоматически, что планета обитаемая таким же образом, как и Земля. Просто быть "земной" по природе не указывает на то, что планета имеет атмосферу или достаточно теплый климат для поддержания существования жидкой воды или микробной жизни на ее поверхности.

Более того, "планета земного типа", как правило, означает, что планета по массе и размеру будет аналогична Земле. Но не по составу, так как много экзопланет, которые были открыты, помечены как "планеты размером с Землю" или "супер-Земли" (т.е. масса планеты примерно в 10 раз превышает массу Земли) исключительно на основе их массы.

Этот термин также обособляет кандидата в экзопланеты от тех, что имеют 15-17 земных масс (которые часто называют "планетами размером с Нептун"), и тех, которые имеют массы, аналогичные или во много раз больше, чем у Юпитера (супер-Юпитеры). Во всех этих случаях размер и масса - это классификаторы, а не определение состава.


Что такое зона обитаемости?

То есть обнаружение планеты, которая больше по размеру и массе, чем Земля, но существенно меньше газового гиганта, не означает, что она "земная". На самом деле, некоторые ученые рекомендуют использовать термин "мини-Нептун" для описания планет более массивных, чем Земля, но необязательно состоящих из силикатов и металлов.

И оценки размера и массы точно не показатели для определения, является ли планета "обитаемой". Это понятие особенно важно, когда дело доходит до экзопланет. Когда ученые присоединяют это слово к внесолнечный планетам, как Проксима b, Глизе Cc, Кеплер 452b, они обычно ссылаются на тот факт, что планета существует в пределах "зоны обитаемости" родительской звезды ("Зоны Златовласки").

Этот термин описывает регион вокруг звезды, где планеты будут испытывать средние температуры, которые позволяют на поверхности планеты существовать жидкой воде. Для тех планет, что движутся по орбитам слишком близко к своим звездам, они будут испытывать сильный жар, который высвобождает с поверхности водород и кислород - первый вырывается в космос, а последний соединяется с углеродом с образованием CO2.

Вот что, по мнению ученых, происходит с Венерой, где густые облака CO2 и водяного пара вызваны парниковым эффектом. Это превратило Венеру из мира, который когда-то имел океаны, в адскую среду, которая нам известна сегодня, где температуры достаточно горячие для плавления свинца, атмосферная плотность зашкаливает, сернокислые дожди проливаются из густых облаков.


Кеплер 62f, экзопланета, которая на 40% больше Земли. Она расположена в 1200 световых годах от нашей Солнечной Системы в созвездии Лиры. Предоставлено: NASA/Ames/JPL-Caltech.

Для планет, которые находятся на орбитах за пределами зоны обитаемости звезды, вода замерзнет, и единственная жидкая вода, вероятно, будет найдена в подземных резервуарах (как в случае с Марсом). Как таковой  поиск планет с точки зрения средней температуры поверхности свойственен подходу поиска жизни, подобной земной, в нашей Вселенной.

Но конечно, только потому, что планета достаточно теплая для наличия воды на ее поверхности, не значит, что жизнь может на ней процветать. Как прекрасно демонстрирует наша Солнечная Система, планеты могут иметь необходимые условия для жизни, но все еще не появляется стерильных условий, потому что им не хватает защитной магнитосферы.

Вот что, по мнению ученых, произошло на Марсе. Расположенный в пределах Зоны Златовласки нашего Солнца (пусть и по внешней ее границе), Марс, как полагают, раньше имел магнитосферу и жидкую воду на поверхности. Но в наши дни атмосферное давление на поверхности Марса всего 1% от земного, а поверхность сухая, холодная и лишенная жизни.

Причина этого, как было установлено, в том, что Марс потерял свою магнитосферу 4,2 млрд лет назад. Согласно данным миссии NASA MAVEN, это привело к тому, что атмосфера Марса постепенно исчезнет в течение следующих 500 млн лет под действием солнечного ветра. Той небольшой атмосферы, что осталась, было недостаточно для сохранения тепла, и вода с поверхности испарилась.


Миллиарды лет назад Марс был совершенно другим миром. Жидкая вода текла в больших реках, которые впадали в озера и мелководные моря. Плотная атмосфера окутывала планету и сохраняла тепло. Предоставлено: NASA.

Аналогичным образом планеты, которые не имеют защитной магнитосферы, имеют высокий уровень радиации на поверхности. На марсианской поверхности средняя доза радиации составляет около 0,67 миллизиверт в сутки (мЗв), что составляет пятую часть той, что люди подвергаются здесь на Земле в течение года.

Можно ожидать подобных ситуаций на внесолнечных планетах, где магнитосферы не существует. По сути, Земле повезло в том, что она не только вращается в довольно тепленьком месте вокруг нашего Солнца, но и в том, что ее ядро разделено на твердое внутреннее ядро и жидкое, вращающееся внешнее ядро. Это вращение, как считается, отвечает за создание эффекта динамо, что, в свою очередь, создает магнитное поле Земли.

Однако, используя нашу собственную Солнечную Систему в качестве модели, мы видим, что магнитные поля - не совсем редкость. Хотя Земля - единственная "земная" планета в нашей Солнечной Системе, все газовые гиганты имеют мощные поля, спутник Юпитера Ганимед также имеет магнитосферу.

Аналогично, примем во внимание орбитальные параметры. Например, планета, похожая по размеру, массе и составу, все еще могла бы иметь очень отличающийся от земного климат из-за своей орбиты. С одной стороны, она может иметь синхронное вращение (приливный захват) со своей звездой, что означало бы, что к звезде постоянно обращена одна сторона, и поэтому она (сторона) гораздо теплее.


Художественное изображение планет, совершающих транзит по красному карлику в системе TRAPPIST-1. Предоставлено: NASA/ESA/STScl.

С другой стороны, она может иметь медленную скорость вращения вокруг своей оси и быструю орбитальную скорость, что значит, планета совершает всего несколько оборотов вокруг оси за орбиту (одно орбитальное вращение), как в случае с Меркурием. Последнее, но не менее важное, ее расстояние от соответствующей звезды могло бы означать, что она получает гораздо больше излучения, чем Земля - независимо от того, имеет ли она магнитосферу.

Считается, что это как в случае с Проксима Центавра b, которая находится на орбите вокруг красного карлика на расстоянии 4,35 млн км - всего 5% расстояния от Земли до Солнца. Она также движется по орбите вокруг Проксимы Центавра с орбитальным периодом 11 дней и либо имеет синхронное вращение, либо орбитальный резонанс 3:2 (т.е. 3 вращения вокруг оси за две орбиты).

Из-за этого климат, вероятно, сильно отличается от земного, с водой, ограниченной либо ее солнечной стороной (в случае синхронного вращения), либо в ее тропической зоне (в случае с резонансом 3:2). Кроме того, излучение, которые она получает от своего красного карлика, будет значительно выше того, к чему мы привыкли здесь на Земле.

Так, что же значит "планета земного типа"? Краткий ответ такой: это довольно сомнительный термин. Если термин "планета земного типа" может означать сходство по массе, размеру, составу и намекать на тот факт, что орбита планеты находится в пределах зоны обитаемости ее звезды - но не обязательно все вышеперечисленное - тогда это не очень надежный термин.


Художественное представление "планет земного типа", которые наблюдали в других звездных системах. Предоставлено: JPL.

В конце концов, единственный способ прояснить ситуацию был бы в определении планеты в качестве "планеты земного типа", если она на самом деле показывает сходство по размеру, массе и составу, все одновременно. Слово "земной" определенно можно заменить в крайнем случае, но только, где состав планеты известен с достаточной степенью определенности, а не только ее размеры и масса.

И такое слово, как "обитаемая", следовало бы использовать только в сопровождении со словом "потенциально". Ведь нахождение внутри зоны обитаемости звезды определенно имеет потенциал для жизни. Но это необязательно означает, что там могла бы существовать жизнь, или что там когда-нибудь могли бы жить люди.

И следовало эти слова относить к Проксима b? Возможно, но необходимо учитывать тот факт, что в Европейской Южной Обсерватории объявили об обнаружении экзопланеты с помощью метода радиальной скорости. До тех пор, пока это не подтверждено прямыми методами обнаружения, она остается кандидатом в экзопланеты.

Но даже эти простые меры, вероятно, недостаточны для того, чтобы стереть все двусмысленности и противоречия. Пока не дойдет до этого, охота за планетами - как и все аспекты исследования космоса и науки - будет спорным вопросом. И новые находки всегда вызывают критику и несогласие с нескольких сторон сразу.

А вы думали классификация Плутона сбивает с толку! Ну, Плутон не числится в базе данных экзопланет! Так что будьте готовы в течение многих лет к дебатам и спорам по классификации!


Название прочитанной вами статьи "Что вообще значит "планета земного типа" и следует ли использовать эту терминологию для Проксимы Центавра b?".

Похожие статьи:
Категория: Астрономические открытия | Просмотров: 751 | Теги: экзопланеты, астрономия | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]