Поиск каменистых планет
Недавно сформировавшиеся планеты земного типа могут остывать куда медленней, чем написано в учебниках
В настоящее время в астрономические справочники внесено свыше трехсот так называемых экзопланет, не принадлежащих Солнечной системе. Среди них абсолютное большинство принадлежит газовым гигантам юпитерианского типа. Однако в последние годы ученые стали также открывать экзопланеты, сложенные из каменистых пород и в этом плане напоминающие Землю. Самая легкая планета этой группы обращается вокруг звезды MOA-2007-BLG-192-L, удаленной от Солнца примерно на 3000 световых лет от Солнца. Ее масса в три с небольшим раза превышает массу Земли и потому составляет всего лишь одну сотую массы Юпитера. Астрономы предполагают, что каменистыми планетами обладает каждая третья солнцеподобная звезда нашей Галактики. Газовые гиганты скорее всего встречаются гораздо реже – согласно новейшим данным, они имеются лишь у одной из четырнадцати звезд этого типа. Тем не менее, список известных экзопланет в основном заполнен массивными газовыми гигантами, которые легче всего выявить с помощью существующих методов наблюдений. Только что сформировавшиеся каменистые планеты сильно нагреты как изнутри, так и с поверхности. Это означает, что они испускают мощное инфракрасное излучение, которое можно использовать для их поиска. Однако общепринятые модели формирования планет утверждают, что такой нагрев очень недолговечен. Выполненные на их основе расчеты показывают, что типичные каменистые планеты уже через несколько миллионов лет после рождения остывают настолько, что практически перестают светиться в инфракрасном диапазоне. Отсюда следует, что вероятность обнаружить такую планету по ее тепловому излучению очень невелика. Возможно, однако, что стандартная теория многократно уменьшает продолжительность инфракрасной светимости юных планет земного типа. Во всяком случае, таково мнение профессора геологии Массачусетского технологического института Линды Элкинс-Тэнтон [Linda Elkins-Tanton]. Причины изначального нагрева юных планет хорошо известны. Они возникают в допланетном рое в результате столкновения и слипания менее крупных тел поперечником в десятки и сотни километров. Зародыши будущих планет поглощают эти тела и быстро увеличиваются в размерах, одлновременно очищая рой от его вещества. Однако ко времени формирования планеты в рое еще остается много осколков, которые падают на ее поверхность. Поскольку при этих ударах выделяется тепло, планета нагревается извне. В то же время в ее недрах распадаются радиоактивные элементы, которые нагревают планету изнутри. Поэтому поверхность юной планеты поначалу покрывает горячий океан, состоящий из расплавленных горных пород. До сих пор считалось, что такие магматические океаны затвердевают всего за несколько сотен тысяч лет, после чего поверхность планеты быстро остывает. Профессор Элкинс-Тэнтон с этим не согласна. Она полагает, что первичное отвердевание планетной поверхности приводит к тому, что там формируются тяжелые минералы, содержащие много железа. Эти минералы постепенно погружаются в жидкие недра планеты, вытесняя оттуда на поверхность более легкие вещества. В результате планетная поверхность подпитывается горячей материей и потому остается расплавленной не сотни тысяч, а миллионы лет. Те же расчеты показывают, что в таком случае молодая планета остается источником сильного теплового излучения на протяжении нескольких десятков миллионов лет. Это означает, что поиск планет земного типа с помощью инфракрасных телескопов имеет куда больше шансов на успех, чем считалось до сих пор.