Суперземли: экзопланеты, близкие к размеру Земли

Иллюстрация Земли и Суперземли

В замысле художника изображена суперземля 55 Cancri e размером с Землю. Наземный телескоп в Испании смог идентифицировать 55 Cancri e, что говорит о том, что наземные телескопы помогают в поиске пригодных для жизни планет вокруг других звезд. (Изображение предоставлено НАСА / Лаборатория реактивного движения)



Супер-Земля - ​​это планета, близкая по размеру и массе к Земле, но не настолько большая, чтобы ее поверхность была окружена газовой оболочкой - как уменьшенная версия Урана. Если суперземля находится в обитаемой зоне своей звезды и имеет благоприятную для жизни атмосферу, на ней может быть жизнь, но это не гарантия.



В нашей солнечной системе нет известных суперземлей; все они находятся во внесолнечных планетных системах. С помощью современных телескопов большинство суперземель было обнаружено вблизи M-класса. красные карликовые звезды (меньше Солнца) или звезды G-класса (похожие на наше Солнце). Звезды, которые больше и светят ярче, чем Солнце, просто смыли бы суперземли, сделав их крошечные гравитационные рывки трудными для обнаружения, а транзитные сигналы - слишком слабыми.

По словам Сары Сигер, профессора планетологии, нет согласованного определения того, насколько большой может быть суперземля и физика в Массачусетском технологическом институте, изучающая экзопланеты.



Она добавила, что на гораздо больших планетах может быть негостеприимная атмосфера. Атмосфера может стать густой и давящей, в отличие от относительно тонкой и прозрачной атмосферы Земли, пропускающей солнечный свет. Но даже если планета подходящего размера, неясно, насколько вероятно, что на ней будет жизнь.

Это пригодная для жизни планета, если по определению у нее есть поверхностная жидкая вода, но нет никакой гарантии, что на [данной] планете есть поверхностная жидкая вода, - сказал Сигер guesswhozoo.com. Но некоторые люди могут подумать, что это неизбежно.

В поисках жизни

Есть два основных аргумента в пользу того, как вода попала на Землю. Некоторые ученые считают, что кометы и другие маленькие тела принесли его из других частей Солнечной системы. Другие думают, что кислород (который является обычным элементом в горных породах, особенно в комбинациях кислород-водород) высвободился и преобразовался в воду, которая также состоит из водорода и кислорода.



Некоторые люди могут возразить, что эта версия должна быть на каждой планете, но другие скажут, что нет, у вас должны быть правильные условия, сказал Сигер.

Есть и другие вещи, которые нужно учитывать, например, планетарная атмосфера. Современные телескопы могут измерять только состав атмосфер планет, которые очень велики (размером с Юпитер или больше) и относительно близки к Земле. А на каменистой планете имеет значение небольшое количество элементов. Сигер отметил, что исследователи Земли обеспокоены глобальным потеплением, которое касается содержания углекислого газа в миллионных долях.

Будущие поиски телескопов

Сигер является частью группы, работающей над предложенным Транзитный спутник для исследования экзопланет (TESS), который можно использовать для поиска суперземель. Проект, возглавляемый Джорджем Рикером из Массачусетского технологического института, будет рассматривать планеты, которые находятся всего в нескольких сотнях световых лет от нас. Телескоп НАСА «Кеплер», напротив, ищет планеты, удаленные от нас на тысячи световых лет.



«Есть надежда, что у некоторых из этих планет есть атмосферы, которые мы сможем изучить», - сказал Сигер. Хотя суперземли по-прежнему малы и их трудно анализировать, она сказала, что, возможно, удастся узнать об атмосферном составе тех планет, которые находятся рядом с маленькими звездами.

Но проблема - время телескопа. В то время как предстоящий космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба (который будет запущен в 2018 году) потенциально может анализировать атмосферы, может потребоваться дюжина проходов через звезду, чтобы выделить атмосферу планеты по ее звездному хозяину. Это может занять несколько дней наблюдательного времени, что является редкостью для космических обсерваторий; Например, только несколько проектов космического телескопа Хаббла получают такой приоритет.

А пока Сигер ждет появления своей любимой супер-Земли. Некоторые из наиболее массивных типов могут содержать водород в атмосфере. Поскольку водород имеет тенденцию расширяться, когда на него попадает солнце, это облегчает обнаружение элемента (и атмосферы), чем большинство из них. Но этот мир точно не будет пригоден для жизни. «Это мощный парниковый газ, гораздо более опасный, чем все, что у нас есть», - сказал Сигер.

Известные открытия суперземли

Хотя было открыто много суперземлей, есть несколько, которые выделяются:

  • Кеплер-10б:Ученые заявили, что эта планета, объявленная в январе 2011 года, является первой «несомненно каменистой» экзопланетой. Точные измерения звезды позволили ученым вычислить плотность в 8,8 грамма на кубический сантиметр, скалистую плотность, аналогичную плотности Земли, с учетом более массивных размеров Kepler-10b. Но Kepler-10b настолько близок к своей родительской звезде, что его поверхность, вероятно, представляет собой жидкую лаву.
  • Кеплер-452б:Анонсированная в 2015 году, это планета, которая находится одновременно в обитаемой зоне звезды G-типа и максимально приближена к размеру Земли. Это примерно на 60 процентов больше нашей родной планеты. Хотя ее масса и плотность неизвестны, ученые предсказывают, что это будет каменистая планета, исходя из ее размеров.
  • Gliese 667C c:Эта планета примерно в 1,8 раза больше радиуса Земли и обращается вокруг своей звезды (карлика класса M) каждые 28 земных дней. Обычно он возглавляет списки потенциально обитаемых экзопланет. Считается, что вокруг этой звезды вращаются шесть планет (Gliese 667C c - одна из трех в обитаемой зоне), но то, сколько их всего, было предметом споров.
  • Кеплер-62Ф: Планета примерно в 1,4 раза больше Земли и, вероятно, находится в обитаемой области своей звезды. Об открытии было объявлено в 2013 году. Исследование с помощью моделирования предполагает, что планета может быть покрыта водой, что вызывает вопросы о том, какой вид жизни возможен в таком мире.

Дополнительные ресурсы