logo

О трёх «регулярных» типах планет

Лейтмотивом публикаций канала является тезис об универсальности действующих во вселенной законов, породивших и Землю. Но только «в том числе». Наша планета такова, потому что, таковы уж действующие равно на все тела космоса закономерности. Звёзды, а за ними и планеты, продукт воздействия общего для вселенной закона всемирного тяготения на однообразный же материал – туманности, состав которых, в свою очередь закономерен, и может существенно варьироваться лишь в по этапам эволюции вселенной и по типам галактик. Воздействие же закономерностей на газопылевую смесь в зависимости от массы коллапсирующего облака, радиуса орбиты протопланетного кольца, массы этого кольца, а также, увы, и от ряда факторов, скорее, случайных, порождает всё разнообразие планет. Разнообразие значительное, – много превосходящее то, что мы можем наблюдать в пределах Солнечной системы, – но, тем не менее, ограниченное.

Собственно, «регулярных», – сформировавшихся по описанному выше «планетарному» механизму, – планет существовать, – даже теоретически, – может всего три типа. Из которых в Солнечной системе представлено два.

Первый тип, это лучше всего знакомые человеку, обитающему на одной из них и, таким образом, располагающего издревле доступным образцом для изучения, каменистые планеты. Данные тела формируются внутри «снеговой линии», – слишком близко к звезде, чтобы даже водяной пар, не говоря уж о других газах, замерз и в форме снега вошел в состав планеты. Протопланетные кольца каменистых планет обедняются лёгкими, летучими при высокой температуре веществами ещё до образования планетезималей из пыли, и далее с каждым этапом этот дефицит усугубляется. Как следствие, готовая планета состоит почти исключительно из веществ тугоплавких, – металлов и силикатов. Соотношение тех и других может разниться, – как, например, в составе Меркурия относительная доля железа выше, чем в составе Марса. Поскольку в кольце Меркурия было так жарко, – и ветрено, имея ввиду давление солнечного ветра, – что его частично покинул и кремнезём.

Разниться, влияя на вероятность возникновения жизни, могут, однако, получаемая от звезды энергия и масса планеты. Нахождение внутри снеговой линии (причём, речь о моменте формирования, – позже снеговая линия сдвинется обязательно, а орбита планеты – опционально) ничего не говорит о попадании в «зону Златовласки». То есть, в диапазон радиусов орбит, при котором светимость конкретной звезды обеспечивает поддержание на поверхности планеты температуры, позволяющей воде оставаться жидкой… Впрочем, в свою очередь, и нахождение в зоне Златовласки (границы которой также непостоянны) не говорит об условиях на планете ничего.

...Масса каменистого тела может колебаться от 0.01 до 10 масс Земли. Нижний предел не определён, но едва ли меньшая, нежели Луна, планета может стать «гравитационной доминантой, расчистив окружающее пространство от других тел». Потолок же… ну… десять масс Земли одних только металлов и силикатов, – это очень много. Это масса ядра Юпитера. А гигант собрал её не из одного, а сразу из трёх самых плотных протопланетных колец. Причём, произошло это в Солнечной системе. Далеко, может быть, не рекордной по массе, но – очень тяжёлой. Масса Солнца, всё-таки, близка к предельной для звёзд, на орбитах которых возможна жизнь. Звёзды более массивные и яркие слишком быстро эволюционируют, наращивая светимость. Что ведёт к непостоянству условий на планетах и скорой их гибели во вздувшейся фотосфере красного гиганта или даже пламени взрыва сверхновой.

Достаточно хорошо изучены, как следствие, и понятны также планеты второго типа – газовые. В Солнечной системе они представлены в ассортименте, хотя и не в полном. На лицо собственно газовые гиганты (Юпитер, Сатурн) и гиганты ледяные (Уран и Нептун). Отсутствуют же достаточно обычные в системах других звёзд горячие «юпитеры» и «нептуны». По строению и составу упомянутые подтипы имеют между собой не так уж много общего. Газовые гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия (в том числе из металлического водорода), что сближает их со звёздами, планемо и планетарами. Ледяные же газов содержат мало. Основным наполнителем, как можно понять из названия, в их случае является суперионный лёд… Соответственно, различаться, причём радикально, будут условия на «горячих» (близких к светилам) и «холодных» газовых планетах. Но и тут достаточно иметь в виду, что все газовые планеты имеют плотную, преимущественно водородную атмосферу, однако, лишены поверхности. Как твёрдой, так и жидкой. Газ по мере нарастания давления переходит в сверхкритическую жидкость, – одновременно кипящую и кондесирующуюся. Жидкость же, снова без чёткой границы, – в раскалённый текучий лёд.

Формироваться газовые планеты могут как за снеговой линией, так и – при благоприятном стечении обстоятельств, – даже внутри неё. Масса же их варьируется от 0.05 масс Юпитера (15 масс Земли) до 13 масс Юпитера, – после чего тела переходят в класс планетаров.

И кстати о льде, упоминавшемся выше, – суперионном, горячем, текучем. Третий тип планет, хоть прямо в Солнечной системе и не представлен, но в космосе очень широко распространён. Это – водяные планеты.

В число «водяных» попадает любое тело, формирующееся за снеговой линией, но недостаточно массивное, чтобы начать собирать водород, превращаясь в планету газовую. Верхний предел массы водяной планеты, таким образом, пролегает где-то на уровне 14-15 масс Земли, что немногим уступает массе Урана. Как следствие, тяжёлые водяные планеты, – с плотной атмосферой из гелия, – именуются ещё и «мининептунами».

Однако, снизу масса водяных планет, как и в случае планет каменистых, не ограничена. Любое тело формирующееся достаточно далеко от звезды, чтобы водяной пар в протопланетном кольце замёрз, станет водяным, – состоящим из воды более чем на половину. Положенное количество силикатов и металлов планета, впрочем, тоже получит, – тяжёлые вещества «утонут» и образуют «каменное» ядро. Как бонус же, – но только если звезда очень далека, – поверх льда водяного могут лечь и замёрзшие газы.

Увы, в Солнечной системе настоящих водяных планет – нет. В кольцах за снеговой линией – с шестого по девятое, – хватило материала на газовые планеты. Ледяные же тела десятого кольца являются планетоидами. Однако, планетоиды и «ледяные» спутники гигантов, – а таких тел в солнечной системе очень много, – несмотря на отличия в механизме формирования, дают достаточное представление о строении водяных планет.

...И, кстати, о спутниках гигантов. В случае Юпитера, два внутренних, – Ио и Европа, – всё-таки, являются каменистыми, а не водяными телами. Ибо в процессе формирования и роста, а значит и сжатия колоссальной массы газа, Юпитер не просто излучал тепло, а сиял. Затем, ближайшие спутники стали разогреваться мощными приливными воздействиями... Но если в случае с покрытой вулканами Ио легко понять, почему она «каменистая», а не «водяная», то со скованной ледяным панцирем Европой всё не так очевидно.

Wiki