Присоединяйся к Вомбату
Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
или через
Хотите перенести свой аккаунт с Пикабу? Узнайте как
Уведомления
Вомбаттл
Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Среди землеподобных планет выделяются те, что расположены очень близко к своей звезде, с периодом обращения менее суток. Известно более 100 подобных объектов — они главные кандидаты на разрушение под действием приливных сил. Международный коллектив ученых описал один такой рекордный случай у красного карлика TOI6255.
Мы не смогли бы заметить полный аналог Земли с периодом обращения в год с помощью нынешних спектрографов. А вот ультракороткопериодические землеподобные объекты — вполне. Из-за близости к звезде они получают в тысячи раз больше тепла, чем наша планета. Кроме того, у них разрушены первичные водородно-гелиевые атмосферы, что облегчает изучение недр по составу вторичной газовой оболочки. Такие наблюдения может проводить телескоп «Джеймс Уэбб» методом изменения орбитальной фазы инфракрасного излучения и вторичных затмений.
Планета в тесной близости к звезде будет разрушаться приливными силами. Как показали исследования, обломки твердого тела, затянутые звездой, определенным образом меняют состав фотосферы. Наилучшие кандидаты для поглощения своей звездой — ультракороткопериодические планеты вроде TOI6255 b. Статья о ее открытии размещена на сервере препринтов за авторством большого числа ученых во главе с Фей Даем из Института астрономии при Гавайском университете (США).
Орбитальный телескоп TESS наблюдал звезду TOI6255 в 2022 году и засек два сигнала от возможных планет. Источник исследовали детальнее с помощью спектрографов Keck Planet Finder на 10-метровом телескопе Обсерватории Кека на Гавайях и CARMENES, размещенном на 3,5-метровом телескопе в Обсерватории Калар-Альто в Испании.
Ученые оценили массу звезды всего в 0,35 солнечной, а также подтвердили наличие одной каменной планеты — TOI6255 b — с периодом обращения 5,7 часа. По размеру она как Земля, только в 1,44 раза массивнее. Как полагают авторы исследования, на железное ядро планеты приходится от 45 до 30 процентов массы, остальное — силикатная мантия, скорее всего, расплавленная из-за высокой температуры на поверхности (свыше 1300 кельвинов). Такие миры называют лавовыми.
Из-за очень тесной близости к звезде планета, вероятно, деформирована. Расчеты показали, что у нее эллипсоидная форма с разницей по длине осей в 15 процентов. Уменьшение орбитального периода всего на 13 процентов приведет планету к пределу Роша, после чего ее разорвут приливные силы. Такие объекты известны, но TOI6255 b — рекордсмен. На движение к пределу Роша уйдет 400 миллионов лет, если верна добротность звезды Q, а в ней можно ошибиться на порядки.
Известны три планеты, которые уже начали разрушаться приливными силами: KOI-2700 b, KIC 12557548 b и K2-22b. Но их периоды обращения больше, чем у TOI6255 b. Ученые не обнаружили никаких признаков потери массы у вновь открытого мира — во всяком случае, пока.
До 80% Урана состоит из жидкостей, а в центре планеты находится твёрдое ядро. Уран относится к ледяным гигантам.
На данной картинке можно взглянуть на относительные размеры птерозавров и птиц верхнего Маастрихтского яруса (66 млн лет назад, перед самым вымиранием всех птерозавров). Птерозавры занимали все возможные крупно- и среднеразмерные ниши как на море (голубые), так и на континенте (оранжевые). Птицы же занимали в основном лишь мелкоразмерные ниши. возможно, это помогло им пережить массовое мел-палеогеновое вымирание.
На картинке представлены такие птерозавры, как:
______
• Арамбургиана. Размах крыльев ~ 12 метров
______
• Алькиона. Размах крыльев ~ 1,5 - 2 метра
______
• Симургия. Размах крыльев ~ 4 метра
______
• Тетидрако. Размах крыльев ~ 5 метра
______
• Фосфатодрако. Размах крыльев ~ 5 метра
______
• Хацегоптерикс. Размах крыльев ~ 10,5 метров.
______
• Кетцалькоатль. Размах крыльев ~ 12 метров
______
На арте ниже вы можете наблюдать, как конкурируют птеранодоны и гесперорнисы. Это довольно хороший арт, показывающий борьбу двух абсолютно разных животных за одну и ту же нишу. И как мы можем сегодня наблюдать, птерозавры проиграли эту борьбу.
P.S. нет, размеры птерозавров не обусловлены ни кислородом, ни плотностью воздуха, ни силой притяжения. До появления птиц птерозавры вполне себе были крошками-малютками размерами как с орла, так и со стрижа: гуглить анурогнатидов. Гигантизм птерозавров вероятнее всего стал единственным способом спастись от вездесущих птиц.
К сожалению, мы никогда не достигали ядра Земли (и, скорее всего, никогда не достигнем), но мы многое знаем о его строении, так как располагаем замечательной наукой под названием сейсмология, а также данными гравиметрии, геомагнетизма, геохимии и лабораторных экспериментов при экстремальных давлениях.
Помимо этого, часть важных знаний о внутреннем устройстве нашей планеты мы получили благодаря подповерхностным ядерным испытаниям в период Холодной войны, которые снабдили ученых "спровоцированными" сейсмическими сигналами.
Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что внешнее ядро Земли расплавлено, а внутреннее — твердое. Кроме того, исходя из наших знаний о распространенности химических элементов во Вселенной и о том, что с ними происходит при определенных условиях, мы знаем, что ядро состоит преимущественно из железа, которое находится под гигантским давлением.
Имеющиеся данные указывают на то, что температура земного ядра составляет примерно 6 000 градусов (тут и далее температура в градусах Цельсия), что делает его даже горячее солнечной поверхности (около 5 500 градусов). От поверхности Земли ядро отделяют порядка 3 000 километров — если бы наше светило оказалось так близко, оно тут же бы испепелило планету.
Почему же тогда более горячее ядро Земли за 4,6 миллиарда лет не расплавило ни планету, ни ее обитателей?
Ядро изолировано от поверхности огромной толщей мантии, состоящей в основном из твердых горячих горных пород, которые "текут" (мантийная конвекция) со скоростью в несколько сантиметров в год.
Несмотря на огромную температуру ядра, тепло из глубин поднимается к поверхности крайне неэффективно, так как породы плохо проводят его, а перенос за счет медленной мантийной конвекции занимает колоссальное время. Поэтому в данном случае важна не только температура ядра, но и то, сколько тепловой энергии может быть передано наружу и с какой скоростью.
В результате до поверхности доходит слишком маленький "поток" тепловой энергии, чтобы прогреть всю планету до температур плавления: Земля просто медленно теряет тепло (оно уходит в космос), а не "закипает" изнутри. При этом мантия не "плавится снизу" так, чтобы расплав постепенно поднимался все выше. В глубине давление повышает температуру плавления пород, поэтому даже при высоких температурах нижняя мантия в основном остается твердой. А там, где расплав все же появляется, он обычно не накапливается: поднимаясь, он попадает в более холодные области и частично кристаллизуется. В итоге в недрах Земли не существует "роста" океана расплава снизу вверх — возникают лишь отдельные зоны частичного плавления.
Искра бенгальского огня может иметь температуру в 1 500 градусов, но если она случайно попадет в вас, то вы, скорее всего, даже не почувствуете этого. А вот погружение в ванну с кипятком (каких-то 100 градусов) стало бы фатальным для большинства обитателей Земли, потому что у воды большая масса и теплоемкость — она успевает передать много энергии.
Тот же принцип и с Землей: "печка" спрятана очень глубоко, и тепло наружу просачивается постепенно — через конвекцию в мантии и теплопроводность пород. Поэтому планета не плавится, а медленно остывает.
"Астрономы обнаружили "алмазную планету", которая в пять раз больше Земли", "В космосе обнаружен алмаз размером с Землю", "Планета-алмаз — одно из чудес космоса" — такие заголовки все еще появляются в СМИ, рисуя в воображении читателей фантастические миры с сияющими алмазными горами и кристальными морями.
Особенно часто в контексте этих публикаций фигурирует экзопланета 55 Cancri e (55 Рака e), которую окрестили "алмазной планетой". Но давайте разберемся, почему существование таких планет с точки зрения науки невозможно.
Итак, чтобы понять, почему концепция "алмазной планеты" — это красивый миф, нужно вспомнить базовые принципы образования алмазов.
Алмаз — это кристаллическая модификация углерода, возникающая при специфических условиях. Для превращения углерода в алмаз необходимо сочетание экстремального давления (более 50 000 атмосфер) и высокой температуры (свыше 1 000 градусов Цельсия). На Земле природные алмазы формируются на глубине более 150 километров.
Теперь представим гипотетическую планету с высоким содержанием углерода. В ее недрах, где давление достигает колоссальных значений, действительно могут формироваться алмазные структуры. Однако по мере приближения к поверхности давление неизбежно падает. А без необходимого давления углерод существует в различных формах — графит, фуллерены, карбин, графен, аморфный углерод — но не в форме алмаза.
Именно поэтому полностью "алмазная планета" физически невозможна. Даже если в ядре такой планеты образуются алмазы, то на ее поверхности углерод будет существовать в иных формах, преимущественно в виде графита.
Откуда же взялся миф о том, что 55 Рака e — алмазная планета? В 2012 году астрономы установили, что эта экзопланета может быть богата углеродом. Масс-медиа подхватили эту новость, превратив "планету с высоким содержанием углерода" в "алмазную планету". Однако дальнейшие исследования показали, что даже исходное предположение о высоком содержании углерода может быть ошибочным.
Это не значит, что углеродные планеты неинтересны науке. Напротив! Планеты с высоким содержанием углерода могут существовать, и их изучение крайне важно для понимания разнообразия планетных систем во Вселенной. Просто реальность, как всегда, оказывается сложнее и интереснее простой "алмазной" фантазии.
Мы изучили Луну лучше, чем дно собственной планеты
Сегодня в подкастах и интервью часто поднимают удивительные научные темы. Мы сделали расшифровку одного из таких разговоров — о месте на Земле, которое до сих пор остаётся почти неизученным. И это не далёкая галактика, а глубины нашего собственного океана.
«Вот уже более 50 лет прошло с тех пор, как человек впервые вышел в открытый космос на высоте около 300 км над Землёй. И с тех пор уже десятки космонавтов не только повторили это достижение, но даже и высадились на Луну. А в это время здесь на Земле есть самая глубокая точка, на дно которой удалось спуститься лишь троим. Это самое малоизученное место на Земле, вокруг которого существует множество загадок».
Речь о Марианской впадине — самом глубоком месте Мирового океана. «Марианская впадина — не вертикальная бездна. Это жлоб в форме полумесяца, растянувшийся на 2 500 км к востоку от Филиппин и к западу от острова Гуам». Масштаб огромный: «Площадь дна 400 000 кв. км. А здесь без труда смогли бы разместиться Беларусь, Литва, Латвия и Эстония, и даже ещё место останется для какого-нибудь Кипра».
Глубина впадины — около 11 км. «Эвересту, в самой высокой точке нашей планеты, до уровня моря не хватило бы 2 100 м, окажись он на дне впадины».
Условия там экстремальные. «Дно Марианской впадины скрыто в вечной темноте. Солнечные лучи не проникают на такую глубину». Температура почти нулевая, а давление колоссальное: «Давление в бездне Челленджера составляет 108,6 мегапаскалей, что примерно в 1 072 раза больше нормального атмосферного давления». При таком давлении «просто раздавит человека. Да что там? От него гнётся металл».
Но даже здесь есть жизнь. «Среди достаточно большого разнообразия, что удивительно, на такой-то глубине, особый интерес для науки представляют гигантские десятисантиметровые амёбы, называемые ксенофиофорами». Эти организмы способны выживать в условиях, которые смертельны для большинства форм жизни: «Они демонстрируют удивительную устойчивость к таким элементам, как ртуть, уран и свинец».
Учёные считают, что это лишь малая часть того, что скрывают глубины океана. «Вероятно, на дне существует ещё множество видов, ожидающих открытия».
И в этом главный парадокс: «Океаническое дно Марианской впадины на сегодня изучено человеком меньше, чем Луна». Пока что остаётся признать очевидное — «океан надёжно и тщательно хранит свои тайны».
Многие из нас, глядя на ночное небо, задавались вопросом: почему Луна не падает на Землю? Ведь наша планета притягивает к себе все, проходящие слишком близко, объекты — от пылинок до астероидов. Что же удерживает Луну на безопасном расстоянии?
На самом деле Луна все же падает на Землю. Однако благодаря своей огромной орбитальной скорости — более 3 682 километров в час — она постоянно "промахивается" мимо нашей планеты. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, эта скорость напрямую зависит от массы Земли и расстояния до нее. Чем ближе объект к Земле, тем быстрее он должен двигаться, чтобы оставаться на орбите. Чем дальше — тем медленнее может быть его движение. Например, Международная космическая станция летает низко над Землей (около 400 километров), поэтому она двигается со скоростью около 27 600 километров в час, чтобы продолжать "промахиваться" и оставаться на стабильной орбите.
При этом важно понимать, что система Земля-Луна — это не статичная конструкция, а динамическое взаимодействие двух тел. Земля и Луна непрерывно влияют друг на друга, хотя влияние Луны меньше из-за разницы в массах. Более того, под действием приливных сил Луна постепенно удаляется от Земли в среднем на 3,8 сантиметра в год.
Орбита нашего спутника имеет форму эллипса. Поэтому расстояние между Землей и Луной меняется от ~363 до ~405 тысяч километров в течение каждого оборота. При этом скорость движения Луны тоже не остается постоянной — она увеличивается при приближении к Земле и уменьшается при удалении от нее, подчиняясь законам Кеплера.
Этот же принцип действует и в масштабах всей Солнечной системы. Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца по тому же закону. Наша планета движется по орбите со средней скоростью около 107 200 километров в час — именно такая скорость необходима, чтобы оставаться на орбите вокруг Солнца на расстоянии одной астрономической единицы (~150 миллионов километров). А Плутон, находясь значительно дальше от Солнца, движется со средней скоростью 16 809 километров в час — это прекрасно иллюстрирует, как орбитальная скорость уменьшается с увеличением расстояния от центрального (доминирующего) тела.
В масштабах Вселенной этот баланс между движением и притяжением создает удивительно устойчивые системы. Именно благодаря этому существуют галактики, звездные и планетные системы, включая нашу Солнечную систему.
Внутри нашей планеты могут скрываться фрагменты другого мира. И хотя это звучит как фантастика, за этой идеей стоит вполне серьезная научная гипотеза.
Речь идет о Тейе — гипотетической протопланете размером примерно с Марс. Согласно общепринятой версии, около 4,5 миллиарда лет назад она столкнулась с протоземлей — Землей на очень ранней стадии развития. Удар был настолько мощным, что часть вещества оказалась выброшена на орбиту, а затем из этих обломков сформировалась Луна.
Но возникает важный вопрос: если Тейя действительно столкнулась с Землей, куда делась основная часть ее вещества? В конце концов, Луна почти вдвое меньше Марса.
Геофизики давно знают, что в нижней мантии Земли есть две огромные аномальные области. Одна находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Их называют крупными областями с низкой скоростью сдвиговых волн — LLSVP (от англ. Large Low-Shear-Velocity Provinces).
LLSVP представляют собой гигантские скопления вещества у границы внешнего ядра и мантии, залегающие на глубине около 2 900 километров под поверхностью. Через эти области сейсмические волны проходят заметно медленнее, чем через окружающую мантию, поэтому ученые видят их косвенно — по данным землетрясений.
Поскольку сейсмографы размещены в разных уголках планеты и работают непрерывно, накопленные данные позволяют визуализировать то, что скрыто от прямого наблюдения, — этакий "рентген" планетарного масштаба. По оценкам, общий объем LLSVP составляет около 6% от объема всей Земли.
В 2023 году международная команда исследователей предложила любопытное объяснение: эти глубинные аномалии могут быть остатками вещества Тейи — той самой протопланеты, столкновение с которой привело к формированию Луны.
Моделирование показало: если мантия Тейи была немного плотнее мантии протоземли и богаче железом, часть ее вещества после столкновения могла не перемешаться полностью с земной мантией. Вместо этого она погрузилась глубже и со временем оказалась у границы ядра и мантии — там, где сегодня находятся LLSVP. Авторы исследования прямо называют эти структуры возможными "погребенными реликтами" вещества Тейи, сохранившимися после гигантского удара.
Эта гипотеза прекрасна тем, что связывает сразу две загадки: происхождение Луны и существование гигантских структур в недрах Земли. Если она подтвердится, наш естественный спутник окажется не единственным следом древнего столкновения. Второй след может находиться глубоко под нашими ногами.
Уже предвижу диванно-экспертную реакцию в духе: "Есть только Кольская сверхглубокая скважина", "никто не знает, что глубже 12 километров", "все это просто догадки", "никто этого своими глазами не видел" и так далее.
Но для того, чтобы обнаружить заболевание внутренних органов, человека не вскрывают на операционном столе в рамках диагностики. Врачи используют УЗИ, МРТ, КТ, анализы и другие методы, позволяющие увидеть то, что скрыто внутри тела. Исследование недр Земли с помощью современной сейсмологии, геодинамического моделирования и сравнительного анализа работает похожим образом — только в планетарном масштабе.
Существование LLSVP — факт. А вот их происхождение — не доказанная истина, а сильная научная модель.
Если авторы исследования правы, наша планета окажется не просто телом, пережившим древнее столкновение, а миром, внутри которого до сих пор хранятся фрагменты погибшей протопланеты.
И если однажды у нас появятся технологии для получения образцов этих фрагментов, мы сможем лучше понять не только процесс формирования Луны, но и то, как гигантские столкновения влияли на внутреннее строение планет Солнечной системы, определяя их дальнейший эволюционный путь.
Возможно, именно такие события, которые сегодня мы бы сочли катастрофическими, играли важную роль в создании обитаемых миров, обеспечивая их колоссальным запасом энергии.
Две независимые исследовательские группы зафиксировали событие гравитационного микролинзирования, подтверждающее существование планеты-изгоя размером чуть меньше Сатурна, дрейфующей в одиночестве через космос. Событие, обозначенное как KMT-2024-BLG-0792 корейской сетью телескопов Korea Microlensing Telescope Network и OGLE-2024-BLG-0516 проектом Optical Gravitational Lensing Experiment, стало первым подтвержденным наблюдением выброшенной экзопланеты такого размера.
По оценкам NASA, лишь одна галактика может содержать триллионы планет-изгоев. Эти миры дрейфуют в одиночестве через межзвездное пространство без родительской звезды. При этом, обнаружение объектов остается сложнейшей задачей для традиционных астрономических методов, что делает каждое открытие редким взглядом на процессы планетарного формирования.
Гравитационное микролинзирование происходит, когда яркость фоновой звезды незначительно изменяется проходящим объектом на переднем плане вдоль линии наблюдения. При выравнивании планеты и звезды с точки зрения Земли микролинзирование может создать кольцо Эйнштейна – круговое световое кольцо.
Планеты-изгои крайне неуловимы, но астрономы уже идентифицировали несколько таких объектов. Последние исследования указывают на два способа формирования бесзвездных планет. Первый происходит через тот же процесс, что создает звезды – коллапс газа и пыли в единый гравитационный центр. Второй тип формируется внутри протопланетного диска вокруг молодой звезды – процесс, вероятно создавший Солнечную систему. После развития планетарной системы проходящая звезда или другое разрушительное событие может выбросить одну или несколько планет с орбит, отправив их в одиночное путешествие через межзвездное пространство.
До сих пор астрономы обнаруживали лишь несколько планет-изгоев размером с Юпитер. Однако недавно зафиксированное событие микролинзирования затрагивает гораздо меньшую планету. Наблюдение OGLE/KMT вероятно представляет первый случай, когда ученые засекли экзопланету, выброшенную из родной звездной системы.
Исследователи объединили данные двух наземных телескопных сетей с космическими наблюдениями телескопа Gaia от ESA для оценки массы планеты-изгоя. Объект находится в так называемой "пустыне Эйнштейна" – промежутке между двумя известными путями формирования планет-изгоев.
Увы, пока у человечества нет достаточно мощных телескопов, чтобы выискивать и отслеживать менее крупные планеты-изгои.
Комментарии