Науковці з’ясували, що найпоширеніший клас планет у Галактиці, схоже, має зовсім не таку будову, як Земля. Замість звичних шарів із металевого ядра і кам’яної мантії їхні надра можуть бути однорідною сумішшю заліза, силікатів і водню.
Земля як виняток
Планетологи довго вважали, що всі кам’янисті світи формуються приблизно однаково. У розплавленій молодій планеті важкі метали під дією гравітації концентруються в центрі й утворюють ядро, легші силікати формують мантію і кору над ним, а гази витісняються і стають атмосферою. Для Землі така схема справді працює.
Проте дослідження, подане до журналу Astrophysical Journal, ставить цю картину під сумнів для більшості екзопланет. Найпоширеніший клас світів біля інших зір — субнептуни, тобто планети більші за Землю, але менші за Нептун. Їхні близькі родичі, суперземлі, дещо менші за розміром і, ймовірно, давно втратили більшу частину свого водню.
Що відбувається всередині субнептуна
Річ у тім, що за тиску і температури всередині субнептуна речовини поводяться зовсім не так, як на поверхні нашої планети. Вже при 4000 градусів за Кельвіном водень і розплавлений силікат стають повністю змішуваними. Вони перестають існувати окремо й утворюють єдину рідину.
Автори змоделювали, що це означає для внутрішньої будови таких планет. Виявилось, що за достатньої кількості водню вся внутрішня частина стає однорідною сумішшю заліза, силікатів і водню. Без ядра, без мантії.
Чому це важливо
Внутрішня будова визначає, як планета охолоджується, утримує атмосферу та змінює свій радіус із часом. Нове моделювання пояснює кілька особливостей, з якими старі моделі не справлялися. Серед них є так званий розрив радіусів, тобто помітний дефіцит планет із розмірами між суперземлями та субнептунами, зафіксований телескопами James Webb і Kepler.
Ще однією особливістю є залежність радіуса від орбітального періоду. Обидва явища природно випливають із моделі, якщо припустити, що молоді субнептуни зберігають значну частку водню всередині змішаних надр, а потім повільно вивільняють його назовні впродовж сотень мільйонів років у міру охолодження.
Як це перевірити
Якщо водень справді поступово виділяється з надр в атмосферу, молоді субнептуни мають стискатися повільніше, ніж передбачають стандартні моделі. Вони виглядатимуть трохи більшими, ніж мали б для свого віку. Астрономи вже починають знаходити субнептуни біля дуже молодих зір, яким лише десятки мільйонів років. James Webb та нове покоління транзитних оглядів зможуть це виміряти.
Автори визнають обмеження роботи. Модель спирається на теоретичні екстраполяції поведінки водню, силікатів і заліза за умов, які поки неможливо відтворити в лабораторії, хоча експерименти з надвисокими тисками поступово наближаються до потрібних параметрів.
Джерело: space.com
