Содержание
Из чего сделаны планеты?
3079
Добавить в закладки
Исследователи пытаются разобраться, из чего состоят
планеты, которые все чаще обнаруживаются за пределами нашей
Солнечной системы, — пишет eurekalert.org.
Есть ли в космосе вторая Земля? Наши знания о планетных системах
постоянно растут благодаря новым технологиям. На сегодняшний день
за пределами нашей Солнечной системы обнаружено уже 3700 планет.
Планетарные массы и радиусы этих экзопланет можно использовать
для определения их средней плотности, но не их точного
химического состава и структуры. Поэтому до сих пор остается
открытым интригующий вопрос: на что похожи эти планеты.
«Теоретически мы можем предположить самые разные составляющие,
такие как мир чистой воды, абсолютных гор или планета с
атмосферой диз водорода и гелия…», — объясняет Майкл Лозовский,
докторант в группе профессора Равита Хеллинга в Институте
вычислительных наук при Цюрихском университете.
Лозовский и сотрудники использовали базы данных и статистические
инструменты для характеристики экзопланет и их атмосферы. Как
правило, они окружены летучим слоем водорода и гелия. Однако
имеющиеся данные не позволяют исследователям определять точную
структуру планеты, поскольку планеты одинаковой массы и радиуса
могут иметь разные составы. В дополнение к точности данных,
относящихся к массе и радиусу, исследовательская группа также
исследовала предполагаемую внутреннюю структуру, температуру и
отраженное излучение у 83 из 3700 известных планет, у которых
точно определены массы и радиусы.
«Мы использовали статистический анализ для определения пределов
возможных композиций. Используя базу данных обнаруженных
экзопланет, мы обнаружили, что каждая теоретическая планетарная
структура имеет «пороговый радиус» — радиус, выше которого
планета не может иметь определенный состав», — объясняет Майкл
Лозовский. Важным фактором при определении порогового радиуса
является количество элементов в газообразном слое, которые
тяжелее гелия, процентное содержание водорода и гелия, а также
распределение элементов в атмосфере.
Исследователи из Института вычислительной науки обнаружили, что
планеты с радиусом до 1.4 раз больше, чем Земля (6371 км), могут
быть иметь состав, подобный Земле. Планеты с радиусами выше этого
порога имеют более высокую долю силикатов или других легких
материалов. Большинство планет с радиусом свыше 1,6 радиуса Земли
должны иметь слой водорода или воды в дополнение к их каменному
ядру, в то время как радиусы размером более в 2,6 превышающие
Земной означают, что планеты не могут быть водными мирами и
поэтому должны быть окружены атмосферой. Ожидается, что планеты с
радиусами более 4 радиусов Земли очень газообразны и состоят как
минимум из 10 процентов водорода и гелия, подобно Урану и
Нептуну.
Результаты исследования дают новое представление о развитии и
разнообразии планет. Один особенно интересный порог касается
разницы между крупными планетами, подобными Земле, которые иначе
называются супер-Земли, и небольшими газовыми планетами — так
называемыми мини-Нептунами.
По мнению исследователей, этот порог
находится в радиусе, в три раза превышающим радиус Земли. Таким
образом, ниже этого порога на обширном пространстве галактики
можно найти подобные Земле планеты.
[Фото: eurekalert.org]
Галактика
атмосфера
подобные земле планеты
состав планет
экзопланеты
Источник:
www.eurekalert.org
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Ученые наблюдали, как капли сливаются на МКС
20:00 / Физика
Гигантские членистоногие доминировали в морях 470 миллионов лет назад
20:00 / Палеонтология
Заседание Совета по стратегическому развитию и нацпроектам
19:45 / Наука и общество
15.
12.22 — Пресс-конференция главного внештатного онколога Минздрава России академика Андрея Каприна
19:30 / Здравоохранение, Наука и общество
Вице-президент РАН Н.К. Долгушкин провел встречу представителей СМИ с руководителями секций сельскохозяйственных наук
19:30 / Биология, География
В России научили нейронные сети распознавать рак
17:30 / Медицина
«Химерные» катализаторы помогут синтезировать полимеры с неоднородным составом
16:30 / Химия
СО РАН и Норникель подвели итоги Большой научной экспедиции по биоразнообразию
16:15 / Экология, Экспертный разговор
Биоинформатика — это будущее человечества. Интервью с руководителем лаборатории квантово-механических систем ИМПБ РАН Виктором Лахно
16:00 / Биология, Математика, Наука и общество
Искусственный интеллект поможет за секунды находить хаос и порядок на спутниковых снимках
15:30 / Физика
Памяти великого ученого.
Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
История новогодних праздников
01.08.2014
Смотреть все
Из чего состоят планеты, или где «заканчивается Земля»
12.8K
Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry
1
По мнению исследователей, на обширном пространстве нашей Галактики можно без особого труда определить планеты земного типа.
Есть ли во Вселенной вторая Земля? Наши знания о планетных системах постоянно растут, поскольку новые технологии совершенствуют возможности наблюдений.
На сегодняшний день за пределами Солнечной системы уже обнаружено около четырех тысяч планет. Их массы и радиусы можно использовать для определения средней плотности, но не точного химического состава и структуры. Таким образом, интригующий вопрос о том, как выглядят экзопланеты, остается открытым.
«Теоретически мы можем предположить различные композиции, такие как мир, состоящий только из воды, или полностью каменные экзопланеты, к примеру, обладающие атмосферой из водорода и гелия, и подсчитать, какие радиусы могут быть у таких планет», – объясняет Майкл Лозовский, докторант из группы профессора Равита Хеллинга в Институте вычислительной науки при Цюрихском университете (Швейцария).
Ограничение состава планет
Ученые использовали базы данных и статистические инструменты, чтобы охарактеризовать экзопланеты и их атмосферы. Планетные системы довольно распространены, однако непосредственно измеренные данные ранее не позволяли исследователям определять их точную структуру, поскольку разные составы могут приводить к одинаковой массе и радиусу.
Чтобы повысить точность данных, научная группа также исследовала предполагаемую внутреннюю структуру, температуру и отражательную способность у 83 из известных планет, для которых массы и радиусы хорошо определены.
Экзопланета 55 Cancri e в сравнении с Землей. Credit: NASA
«Мы применили статистический анализ для определения пределов возможных композиций. Используя базу данных обнаруженных экзопланет, мы установили, что у каждой теоретической планетарной структуры имеется «пороговый радиус», за пределами которого не может быть планет определенного состава», – объясняет Майкл Лозовский.
Важным фактором при определении порогового радиуса является количество элементов в газообразном слое, которые тяжелее гелия, процентное соотношение водорода и гелия, а также распределение элементов в атмосфере.
Суперземли и мининептуны
Исследователи из Института вычислительной науки обнаружили, что планеты с радиусом менее 1,4 радиуса Земли могут быть земного типа, а экзомиры с радиусом выше этого порога содержат более высокую долю силикатов или других легких материалов.
Большинство планет с радиусом выше 1,6 радиуса Земли должны иметь слой газообразного водорода или воды в дополнение к их скалистому ядру, в то время как экзопланеты в 2,6 раза превышающие Землю по размеру не должны быть водными мирами и поэтому могут быть окружены плотной атмосферой. Ожидается, что планеты с радиусом более 4 радиусов Земли будут газообразными и как минимум на 10 процентов состоять из водорода и гелия, подобно Урану и Нептуну.
Экзопланеты в сравнении с Землей, Меркурием и Нептуном. Credit: University of British Columbia
Результаты исследования дают новое представление о развитии и разнообразии экзопланет. Особенно интересный порог касается разницы между крупными землеподобными планетами, которые иначе называются суперземлями, и небольшими газовыми планетами, также называемыми мининептунами. По мнению исследователей, граница составляет 3 радиуса Земли. Таким образом, на обширном пространстве нашей Галактики ниже этого порога можно без особого труда найти землеподобные планеты.
планет за пределами нашей Солнечной системы
Планеты появляются из плотного газопылевого диска, окружающего молодые звезды. Кредит: НАСА
Пыль вокруг звезды имеет решающее значение для формирования небесных объектов вокруг нее. Пыль вокруг звезд содержит такие элементы, как углерод и железо, которые могут способствовать формированию планетных систем.
Когда звезда находится в формирующемся диске, также известном как фаза Т Тельца , она испускает чрезвычайно горячие ветры, в которых преобладают положительно заряженные частицы, называемые протонами, и нейтральные атомы гелия. Хотя большая часть материала с диска все еще падает на звезду, небольшие группы счастливых частиц пыли врезаются друг в друга, слипаясь в более крупные объекты.
Сгустки пыли становятся галькой, галька становится более крупными камнями, которые перетираются вместе, чтобы расшириться. Присутствие газа помогает частицам твердого материала слипаться. Одни распадаются, а другие держатся.
Это строительные блоки планет, которые иногда называют «планетезималями».
Ученые считают, что планеты, в том числе и те, что находятся в нашей Солнечной системе, скорее всего, начинаются как пылинки размером меньше человеческого волоса. Они появляются из гигантского диска газа и пыли в форме пончика, который окружает молодые звезды. Гравитация и другие силы заставляют материал внутри диска сталкиваться. Если столкновение достаточно мягкое, материал сплавляется и растет, как катящийся снежный ком. Со временем частицы пыли объединяются в гальку, которая превращается в камни размером с милю. Когда эти планетезимали вращаются вокруг своей звезды, они убирают материал со своего пути, оставляя космические следы пустыми, за исключением мелкой пыли. В то же время звезда поглощает близлежащий газ и отталкивает более удаленный материал еще дальше.
Через миллиарды лет диск полностью трансформируется, большая его часть теперь представлена в виде новых миров. Посмотрите видео, чтобы увидеть, как разворачивается этот процесс.
Там, где диск холоднее, достаточно далеко от звезды, чтобы вода могла замерзнуть, крошечные фрагменты льда цепляются за пыль. Грязные снежки могут собираться в гигантские планетарные ядра. Эти более холодные регионы также позволяют молекулам газа замедляться настолько, чтобы их можно было притянуть к планете. Считается, что именно так образовались Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, газовые гиганты нашей Солнечной системы. Считается, что Юпитер и Сатурн сформировались первыми и быстро в течение первых 10 миллионов лет существования Солнечной системы.
В более теплых частях диска, ближе к звезде, начинают формироваться скалистые планеты. После образования ледяных гигантов планетам земной группы остается не так много газа, который мог бы аккрецироваться. Скалистые планеты, такие как Меркурий, Венера, Земля и Марс, могут сформироваться через десятки миллионов лет после рождения звезды.
Детали того, где именно планеты предпочитают формироваться в дисках, до сих пор остаются загадкой и продолжаются исследованиями.
Когда планеты формируются вокруг звезды, они называются планетными системами, которые определяются как наборы гравитационно связанных объектов, вращающихся вокруг звезды. Они могут состоять из одной или нескольких планет, но также могут включать карликовые планеты, астероиды, естественные спутники, метеороиды и кометы. Солнце и его планеты, включая Землю, известны как Солнечная система. Термины «внесолнечная» система и «экзопланетная» система относятся к планетным системам, отличным от нашей собственной.
Как мы сюда попали? Как появляются звезды и планеты? Что происходит в течение жизни звезды, и какая участь постигнет ее планеты, когда она умрет? Присоединяйтесь к этому межзвездному путешествию во времени.
› больше часто задаваемых вопросов
Этот набор постеров о путешествиях изображает день, когда творчество ученых и инженеров позволит нам делать то, о чем мы сейчас можем только мечтать.
Исследуйте интерактивную галерею некоторых из самых интригующих и экзотических планет, обнаруженных до сих пор.
Планетарное путешествие во времени. Древние спорили о существовании планет помимо нашей; теперь мы знаем о тысячах.
планет и их формирование
перейти к содержанию
Считается, что планеты в нашей Солнечной системе образовались из того же вращающегося диска пыли, что и Солнце. Этот диск, названный солнечной туманностью, состоял в основном из водорода и гелия, но также содержал другие элементы в меньших пропорциях. Туманность имела определенный угловой момент, вращаясь вокруг формирующегося Солнца. Частицы во вращающемся диске начали слипаться, поскольку гравитация притягивала их друг к другу. За несколько миллионов лет многие из этих кусков слились воедино, и их было около 10 9 .0033 9 объекта, называемого планетезималями, диаметром около 1000 м. Со временем планетезимали продолжали сталкиваться и соединяться вместе, притягиваемые гравитацией.
Эти более крупные объекты размером и массой с нашу Луну называются протопланетами. Накопление материала для образования планет таким образом называется аккрецией.
Анимация формирования планет
Температура ранней Солнечной системы объясняет, почему внутренние планеты твердые, а внешние газообразные. Когда газы объединились, чтобы сформировать протосолнце, температура в Солнечной системе повысилась. Во внутренней Солнечной системе температура достигала 2000 К, а во внешней Солнечной системе она была такой же низкой, как 50 К. Во внутренней Солнечной системе в твердом состоянии оставались бы только вещества с очень высокой температурой плавления. Все остальные бы ваопризелись. Итак, внутренние объекты Солнечной системы состоят из железа, кремния, магния, серы, алюминия, кальция и никеля.