Планеты «гикеаны» и жизнь на них
В мире экзопланет много тел необычных, у которых даже названия странно звучат – «бланета», «планета-зомби», «планета-полтергейст». Но таковые уже были рассмотрены в предыдущих публикациях. Это значит, что можно переходить к планетам обычным наполовину. Таким, которые образуются «традиционным» путем: из остаточного диска на орбитах подобных Солнцу звезд. Но в нашей системе отсутствуют. А чего у нас нет? Прежде всего, планет промежуточной – между Землей и Ураном – массы. Не дотягивающих до статуса гиганта, пусть бы и ледяного.
Интересны же такие планеты тем, что, существенно отличаясь от Земли, они все-таки могут быть обитаемыми.
С вопроса потенциальной обитаемости можно сразу и начать. В этом смысле пока видимое в телескопы не радует. Планет, которые могли бы быть названы «двойниками Земли» по совокупности совпадения массы, радиуса орбиты и характеристик звезды, не найдено. Но связано это, скорее, не с редкостью каменистых планет в обитаемой зоне желтых звезд, а с трудностью наблюдения экзопланет такого типа. Гравитационное влияние Земли на Солнце ничтожно.
Заметить проще планеты крупные. Как следствие, расположенная в 124 световых годах от Земли планета K2-18 b – первая, для которой доказано наличие океана на поверхности. В разных публикациях K2-18 b может именоваться суперземлей, мининептуном, гайкеей, водяной планетой и даже гикеаном. По сути же, она представляет собой тело массой 8,6 земных, диаметром в 2,7 раза больше земного и плотностью 2,4 тонны на кубический метр. Последнее означает, что, подобно ледяным лунам Юпитера и Сатурна, эта планета более чем наполовину состоит из воды. Что совершенно нормально. В газопылевом облаке, из которого формируется звезда и планеты, воды (в форме снега) больше, чем минеральной пыли. Планеты, подобные Земле, небольшие и расположенные близко к светилу, теряют воду на этапе формирования. Приняв форму пара, она начинает вытесняться излучением еще из кольца. Завершается же процесс на катастрофическом этапе, когда при взаимопоглощении планетоидов даже минералы многократно переживают испарение, чтобы остыть и осесть на растущее тело в форме пыли… Вода же такие приключения не переживает.
Водяная планета может родиться или вдали от звезды – за снеговой линией, где вода в протопланетном кольце сразу замерзает, или вблизи звезды легкой. Такая разгорается и поднимает температуру вокруг себя позже, когда планеты уже сформировались. А K2-18 b как раз и находится на орбите красного карлика. Но большого – 40% от массы Солнца. Вращаясь по орбите, радиус которой вдвое меньше радиуса орбиты Меркурия, K2-18 b получает от светила близкую к земным стандартам энергию излучения на единицу поверхности. Год на K2-18 b составляет всего 33 земных дня, но планета предсказуемо находится в приливном захвате – всегда повернута к светилу одним полушарием.
Таким образом, заметить сам гикеан – массивный и расположенный к звезде очень близко – оказалось несложно. Но и в таких условиях проблемой, причем лишь одной из многих, остается возможность «увидеть» методами спектрального анализа атмосферу тела. Спектрограф фиксирует отраженный атмосферой планеты свет в общем потоке излучения звезды. Затем нужно выделить в спектре периодически – в зависимости от фазы – меняющуюся составляющую. Само собой, ничтожную… Затем уже анализировать ее. Анализ же, собственно, позволил обнаружить в составе атмосферы K2-18 b водород, гелий, метан, углекислый газ, диметилсульфид. А потом и водяной пар. Причем сначала был установлен лишь факт его присутствия. Теперь же ясно, что атмосфера K2-18 b состоит из пара примерно на треть.
Сначала о газах. Откуда такой набор, и о чем он говорит? Изначально атмосфера планеты всегда состоит из небулярных газов: водорода, гелия, пара, метана, аммиака, углекислоты и сероводорода. И, в отличие от Земли, масса K2-18 b достаточна, чтобы удержать гелий. Этим объясняется его наличие, а может, и преобладание в составе атмосферы. Водород же должен уходить. Однако его запасы пополняются разложением прочих газов, пара в том числе, в результате лучевых ударов. Как отмечалось выше, звезда на небесах К218 b – красный карлик, и она не скупится на вспышки.
Вопрос, могут ли планеты земной массы на орбитах красных карликов сохранять атмосферу, на данный момент остается открытым. Но в случае более крупных тел он закрыт: атмосфера на К2-18 b есть, и она способна удерживать воду от закипания. Следовательно, планета имеет и поверхность, целиком покрытую океаном. Правда, это не совсем обычный океан: у него нет дна. Тонкий слой гидросферы переходит сразу в мантию, состоящую из воды же. Только в форме плотного и раскаленного экзотического льда.