antisemit_ru (antisemit_ru) wrote,
antisemit_ru
antisemit_ru

Categories:

Так что же нашли учёные - астрономы?



Несколько дней назад в СМИ прогремела сенсация – обнаружена первая пригодная для жизни экзопланета! «Открыта планета с «земными» океанами», «Названа наиболее подходящая для жизни экзопланета», «Планета K2-18 b вполне может быть обитаемой» – кричали заголовки. Так ли это, и что на самом деле сделали ученые?

Планета K2-18 b была представлена в 2015 году. Она относится к классу мини-нептунов – при радиусе 2.61 ± 0.09 радиусов Земли ее масса составляет 8.63 ± 1.35 масс Земли, что приводит к средней плотности 2.67 +0.52/-0.47 г/куб.см – слишком низкой, чтобы K2-18 b могла считаться планетой земного типа. Планета вращается в обитаемой зоне красного карлика K2-18, удаленного от нас на 38.03 ± 0.08 пк, ее эффективная температура оценивается разными авторами в 235-284К.

В сентябре 2019 года сразу две независимые группы исследователей объявили об открытии в водородной атмосфере K2-18 b водяного пара. Обе группы опирались на данные, полученные 3-й широкоугольной камерой «Хаббла», а именно – на анализ зависимости глубины транзитов планеты от длины волны, на которой ведутся наблюдения (этот метод называется трансмиссионной спектроскопией). В лучах с длиной волны около 1.4 мкм, где лежит полоса поглощения водяного пара, видимый радиус планеты оказался немного больше, чем при наблюдениях в лучах с соседними длинами волн.

Важно, что основной атмосферной составляющей в атмосфере K2-18 b является молекулярный водород, водяной пар остается примесью на уровне нескольких процентов.

27 февраля 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована теоретическая работа группы британских астрономов, посвященная моделированию атмосферы и внутреннего строения K2-18 b с опорой на известные данные. Исследователи строили модели, согласующиеся с известной средней плотностью планеты и ее трансмиссионным спектром, полученным «Хабблом». Веер возможных вариантов оказался весьма широк, потому что одну и ту же среднюю плотность можно получить очень разными способами.

Скорее всего, K2-18 b включает в себя железное ядро, силикатную мантию, слой водяного льда и водородно-гелиевую оболочку. Однако в каких пропорциях находятся все эти слои? Авторы рассмотрели два крайних и один средний (наиболее вероятный) вариант, и представили все три модели на суд общественности.

Для начала они оценили максимально возможную массовую долю водорода в составе планеты, приняв, что та состоит только из железного ядра и водородной оболочки. Доля водорода в этом случае составила 6%, доля ядра – 94%. Чтобы согласовать модель с наличием водяного пара в атмосфере, исследователи немного видоизменили модель: при массе ядра в 94.7%, воды в 0.3% и водородно-гелиевой оболочки в 5% в атмосфере оказывалось достаточно водяного пара для регистрации его «Хабблом». Это – 1-я модель.

Чтобы оценить минимально возможную долю водорода, авторы рассмотрели противоположный экстремальный вариант – ядро планеты состоит из чистого льда (т.е. нет ни железного ядра, ни силикатной мантии). В этом случае доля водорода оставит только 10-6, что сравнимо с его долей в земной атмосфере! Однако этот вариант совершенно нереалистичен, и авторы построили модель, в которой у планеты все же есть силикатное ядро с массовой долей 10-50%, остальное – водяной лед. В этом случае доля водорода в составе планеты составила 10-5-10-2. Основные расчеты велись для модели планеты, 10% массы которой приходится на землеподобное ядро, 89.994% массы – на ледяную оболочку и 0.006% – на водородно-гелиевую атмосферу. Это – 3-я модель.

Наконец, 2-я модель является наиболее реалистичной и содержит промежуточные значения содержания всех компонентов: 45% массы планеты приходится на землеподобное железокаменное ядро, 54.97% – на воду, и 0.03% – на атмосферу.


Планета K2-18 b (показана черным цветом и подписана) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет. Синяя, зеленая и красная сплошные линии, не касающиеся K2-18 b, показывают модельные соотношения масса-радиус для планет чисто водного, чисто силикатного и чисто железного состава, соответственно. Малиновая, зеленая и оранжевая линии, проходящие через K2-18 b, показывают модельные соотношения масса-радиус для планет с составом согласно 1, 2 и 3 модели.

Какими же оказались свойства атмосферы K2-18 b во всех трех случаях?

Для модели 1 глубина атмосферы оказывается максимальной. Давление на границе ядра составляет 106 атм., температура приближается к 4 тыс. К.

Для модели 3 глубина атмосферы, напротив, оказывается минимальной. В этом случае на дне атмосферы при давлении 130 атм. и температуре 560К находится жидкий водный океан. Однако стоит ли называть такие условия максимально подходящими для жизни?

Наконец, 2-я наиболее реалистичная модель предсказывает воду в закритическом состоянии, давление на дне атмосферы 700 атм. и температуру 1500К.


Слева: профили давления и плотности для трех рассмотренных моделей строения K2-18 b. Справа: температура и давление на дне атмосферы в различных вариантах моделей. Малиновым квадратом показана модель 1, оранжевым кружком – модель 3, зеленым треугольником – модель 2 (наиболее реалистичная). Серым цветом показана фазовая диаграмма воды.

Как пишут сами авторы, для условно-землеподобных условий (температура у поверхности ~300К, давление 1-10 атм.) необходимы очень тонкие водородные атмосферы, чья массовая доля будет менее 10-5. И только в этом крайне маловероятном случае K2-18 b «имеет шанс быть обитаемой».

Информация получена: https://arxiv.org/pdf/2002.11115.pdf

Огромная благодарнось Вике Воробьевой за ее статью и ее сайт!
Tags: наука
Subscribe

promo antisemit_ru february 24, 2016 22:04 31
Buy for 10 tokens
Мой отец родился на изломе времен, в самом конце тысяча девятьсот восемнадцатого года. Он был последним ребенком в большой крестьянской семье моего деда и его седьмым сыном. Сразу скажу - жили они тогда за Уралом, в достаточно давно освоенных русскими людьми сибирских землях. Чуть позднее те земли…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments