Супержидкая вода что это
5 небанальных фактов про планету-океан
В созвездии Змееносца есть карликовая звезда с необычной планетой. Астрофизики прозвали планету «Водный мир», ведь на ее поверхности бушуют океаны кипятка. Она принадлежит к классу планеты-океана, к ним относятся планеты, состоящие преимущественно из воды и льда.
У планеты уникальный микроклимат и в ее недрах могут появляться странные вещества с необычными физическими свойствами. Давайте рассмотрим подробнее, из чего состоит эта планета и если на ней есть жизнь, то что она может из себя представлять.
Планеты с водой представляют для астрофизиков и астробиологов особый интерес. Органическая жизнь без воды невозможна. А неорганические формы жизни маловероятны – слишком скудны вариации молекул. Жизнь требует большего разнообразия материи, которую дает только органическая форма жизни.
Планета, получившая скучное название GJ1214b (так по-научному называется «Водный мир») находится, по звездным меркам, недалеко от нас – на расстоянии 40 световых лет.
Находится в созвездии Змееносца, того самого, что едва не стал 13-ым знаком зодиака. Но вот материнская звезда у этой планеты ничем не примечательна – она в пять раз меньше нашего солнца.
Планета находится совсем близко к звезде, на расстоянии всего 2,1 млн км (для сравнения, наш Меркурий удален от солнца на 58 млн км). Из-за этого планета быстро оборачивается вокруг звезды и год на ней длится всего 36 часов. Из-за близости к звезде, температура на планете варьируется от 120 до 280 градусов по Цельсию. То есть на планете бушуют океаны кипятка. Как им удается не испаряться?
Планета в 6,5 раз по массе больше Земли и в 2,5 раза больше в объеме. На 75% планета состоит из воды – на твердое вещество, включая металлы, приходится всего 25% массы.
Атмосфера планеты насыщена паром, что и не удивительно при такой температуре. Но кроме него, на планете есть две экзотические формы воды: горячий лед и супержидкая вода (или, говоря языком физики, сверхкритическая жидкость). Обе из них не встречаются на нашей планете в обычном виде.
Оба этих вещества очень интересны и обладают уникальными физическими свойствами. На Земле их не бывает, так как для этого нужны высокие температуры и давление. Но в лабораториях их получали.
Горячий лед – кристаллическая решетка такого льда чуть сдвинута. Из-за этого он начинает немножко таять только при 100 и более градусах. Если дотронуться до него – обожжешься! Горячей лед плотнее воды и он сразу утонет, если бросить его в океан.
Супержидкая вода еще интереснее. Это как бы газ и вода одновременно. Она не имеет вязкости, когда течет. Если вы поставите бутылку с супержидкой водой, она выльется из горлышка, даже если бутылка стоит прямо. Вода в этом состоянии не тушит пожар, а разжигает его. Иными словами, если устроить пикник на этой планете, то достаточно полить угли сверхжидкой водой и пошел жар!
В общем, если там и есть жизнь, то не самая ароматная. Впрочем, рано или поздно нам придется выбраться за пределы солнечной системы и заняться изучением других планет. А там могут быть чудеса и пострашнее.
Вода необычной формы может быть самой распространенной во Вселенной
Недавно в Лаборатории лазерной энергетики в Брайтоне, штат Нью-Йорк, один из самых мощных лазеров в мире ударил в каплю воды, создав ударную волну, которая подняла давление в этой воде до миллионов атмосфер, а температуру — до тысяч градусов. Рентгеновские лучи, которые прошли через эту каплю в ту же долю секунды, явили человечеству первый проблеск воды в таких экстремальных условиях. Они показали, что вода внутри ударной волны не стала перегретой жидкостью или газом. Нет, вода замерзла.
Оказывается вода может быть разной формы.
Как это ни парадоксально, атомы воды замерзли, образовав кристаллический лед. Впрочем, как и предполагали физики, щурящиеся на экраны в соседней комнате.
«Вы слышите выстрел и в тот же момент видите, что произошло нечто интересное», говорит Мариус Милло из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, который проводил эксперимент вместе с Федерикой Коппари.
Что происходит с водой при высоком давлении и температуре?
Результаты этой работы, опубликованной на этой неделе в Nature, подтверждают существование «суперионного льда», новой фазы воды с причудливыми свойствами. В отличие от знакомого вам льда, который можно найти в морозилке или на северном полюсе, суперионный лед черный и горячий. Кубик такого льда весил в четыре раза больше обычного. Впервые его существование было предсказано более 30 лет назад, и хотя его до сих пор никогда не видели, ученые считают, что он может быть одним из самых распространенных видов воды во Вселенной.
Даже в Солнечной системе большая часть воды, вероятно, находится в форме суперионного льда — в недрах Урана и Нептуна. Ее больше, чем жидкой воды в океанах Земли, Европы и Энцелада. Открытие суперионного льда могло бы решить старые загадки о составе этих «ледяных гигантов».
Ученые уже обнаружили восемнадцать изумительных архитектур ледяного кристалла, включая гексагональное расположение молекул воды в обычном льду (Ih). После льда-I, который бывает двух форм, Ih и Ic, остальные формы пронумерованы от II до XVII по порядку открытия. Да, «лед-9» на самом деле существует, но его свойства вовсе не такие, как в романе Курта Воннегута «Колыбель для кошки».
Суперионный лед может претендовать на мантию льда-XVIII. Это новый кристалл, но есть в нем одно но. Все ранее известные водяные льды состоят из неповрежденных молекул воды, в которых один атом кислорода связан с двумя атомами водорода. Но суперионный лед, как показывают новые измерения, не такой. Он существует в некоем сюрреалистическом лимбе, наполовину твердом, наполовину жидком. Отдельные молекулы воды распадаются. Атомы кислорода формируют кубическую решетку, но атомы водорода разливаются свободно, протекая, как жидкость, через жесткую клетку кислорода.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Специалисты говорят, что обнаружение суперионного льда оправдывает компьютерные прогнозы, которые могут помочь физикам-материаловедам создавать будущие вещества с индивидуальными свойствами. А обнаружение этого льда требовало сверхбыстрых измерений и точного контроля температуры и давления, что стало возможным лишь в условиях усовершенствования экспериментальных методов.
Физик Ливия Бове из Национального центра научных исследований Франции считает, что поскольку молекулы воды распадаются, это не совсем новая фаза воды. «Это новое состояние вещества, что довольно впечатляюще».
Паззлы на льду
Физики охотились за суперионным льдом много лет — с тех пор, как примитивная компьютерная симуляция Пьерфранко Демонтиса в 1988 году предсказала, что вода примет эту странную, почти металлическую форму, если вытолкнуть ее за пределы карты известных ледяных фаз.
Моделирование показало, что под сильным давлением и теплом молекулы воды разрушаются. Атомы кислорода заключаются в кубическую решетку, а «водород начинает прыгать из одного положение в кристалле в другое, снова и снова», говорит Милло. Эти прыжки между узлами решетки настолько быстрые, что атомы водорода — которые ионизируются, превращаясь, по сути, в положительно заряженные протоны — ведут себя как жидкость.
Появилось предположение, что суперионный лед будет проводить электричество, как металл, и водород будет выполнять роль электронов. Наличие этих свободных атомов водорода также усилит беспорядочность льда, его энтропию. В свою очередь, увеличение энтропии сделает лед стабильнее, чем другие виды ледяных кристаллов, в результате чего его температура плавления вырастет.
Представить это все легко, поверить в это — трудно. Первые модели использовали упрощенную физику, продираясь сквозь квантовую природу реальных молекул. Более поздние симуляции добавили больше квантовых эффектов, но все же обошли фактические уравнения, необходимые для описания взаимодействия нескольких квантовых тел, которое слишком трудно рассчитать. Вместо этого они полагались на приближения, что повышало вероятность того, что весь этот сценарий окажется миражом в симуляции. Эксперименты, между тем, не могли создать необходимое давление и произвести достаточно тепла, чтобы расплавить это прочное вещество.
И когда все уже забросили эту затею, планетологи высказали собственные подозрения, что у воды может быть суперионная фаза льда. Примерно в то же время, когда эта фаза была впервые предсказана, зонд «Вояджер-2» отправился во внешнюю солнечную систему и обнаружил что-то странное в магнитных полях ледяных гигантов Урана и Нептуна.
Поля вокруг других планет Солнечной системы, по-видимому, состоят из строго определенных северного и южного полюса, без особой другой структуры. Похоже на то, как будто в них находятся стержневые магниты, выровненные по осям вращения. Планетологи связывают это с «динамо»: внутренними областями, где проводящие жидкости поднимаются и вращаются по мере вращения планеты, создавая огромные магнитные поля.
Напротив, магнитные поля, исходящие от Урана и Нептуна, выглядели более громоздкими и сложными, с более чем двумя полюсами. Они также не выравнивались близко к вращению своих планет. Один из способов добиться такого состоит в том, чтобы каким-то образом ограничить проводящую жидкость, ответственную за динамо, лишь тонкой внешней оболочкой планеты, вместо того, чтобы позволить ей проникнуть внутрь ядра.
Но идея о том, что эти планеты могут иметь твердые ядра, не способные генерировать динамо, не казалась реалистичной. Если бы вы пробурили эти ледяные гиганты, вы бы ожидали сперва столкнуться со слоем ионной воды, которая будет течь, проводить токи и участвовать в динамо. Кажется, что даже более глубокий материал, даже при более высоких температурах также будет жидкостью, но это наивно. У планетологов есть шутка о том, что недра Урана и Нептуна вообще не могут быть твердыми. Но оказалось, что могут.
Взрывной лед
Коппари, Милло и их команда собрали кусочки головоломки вместе.
В более раннем эксперименте, опубликованном в феврале 2018 года, физики получили косвенные доказательства существования суперионного льда. Они сжимали каплю воды комнатной температуры между заостренными концами двух ограненных алмазов. Когда давление поднялось примерно до гигапаскаля, что примерно в 10 раз больше, чем на дне Марианской впадины, воды превратилась в тетрагональный кристалл, лед-VI. На 2 гигапаскалях он перешел в лед-VII, более плотную, кубическую форму, прозрачную для невооруженного глаза, которая, как недавно обнаружили ученые, также существует в крошечных карманах внутри природных алмазов.
Такая вода нам привычна.
Затем, используя лазер OMEGA в Лаборатории лазерной энергетики, Милло и его коллеги нацелились на лед-VII, все еще зажатый между алмазными наковальнями. Когда лазер ударил по поверхности алмаза, он испарил материал вверх, по сути отбросив алмаз в противоположном направлении и отправив ударную волну через лед. Команда Милло обнаружила, что сверхсдавленный лед расплавился при температуре порядка 4700 градусов по Цельсию, как и ожидалось для суперионного льда, и что он проводил электричество, благодаря движению заряженных протонов.
После того, как прогнозы относительно объемных свойств суперионного льда подтвердились, новое исследование Коппари и Милло должно было подтвердить его структуру. Если вы хотите подтвердить кристаллическую природу, вам нужна дифракция рентгеновских лучей.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Их новый эксперимент пропустил лед-VI и лед-VII вообще. Вместо этого команда просто разбила воду между алмазными наковальнями лазерными выстрелами. Спустя миллиардные доли секунды, пока ударные волны проникали сквозь и вода начала кристаллизоваться в нанометровые кубики льда, ученые добавили еще 16 лазерных лучей, чтобы испарить тонкий кусок железа рядом с образцом. Получившаяся плазма залила кристаллизующуюся воду рентгеновскими лучами, которые затем дифрагировали от кристаллов льда и позволили команде различить их структуру.
Атомы в воде перестроились в давно предсказанную, но никогда ранее не виданную архитектуру, лед-XVIII: кубическую решетку с атомами кислорода на каждом углу и в центре каждой грани.
«Это настоящий прорыв», говорит Коппари.
«Тот факт, что существование этой фазы не является артефактом квантово-молекулярного динамического моделирования, а вполне реально — это очень радует», говорит Бове.
Что такое супер лед
И такого рода успешная перекрестная проверка как моделирования, так и настоящего суперионного льда предполагает, что конечная «мечта» исследователей физики материалов может быть вскоре достигнута. «Вы говорите мне, какие свойства материала вам нужны, мы идем к компьютеру и теоретически выясняем, какой материал и какая кристаллическая структура вам нужна», говорит Раймонд Джанлоз, ученый Калифорнийского университета в Беркли.
Новый анализ также намекает на то, что хотя суперионный лед действительно проводит некоторое электричество, он является рыхловатым, но твердым веществом. Он будет понемногу растекаться, но течь — нет. Таким образом, жидкие слои внутри Урана и Нептуна могут остановиться примерно на 8000 километрах вглубь планеты, где начнется огромная мантия зыбкого суперионного льда. Это ограничивает большинство действий динамо на меньших глубинах, учитывая необычные поля планет.
Другие планеты и луны Солнечной системы, вероятно, не располагают внутренними температурами и давлениями, которые позволили бы существовать суперионному льду. Но множество экзопланет размеров ледяных гигантов позволяют предположить, что это вещество — суперионный лед — будет распространен в ледяных мирах по всей галактике.
Конечно, ни одна планета не будет содержать одну только воду. Ледяные гиганты в нашей Солнечной системе также замешаны из метана и аммиака. Степень, в которой суперионное поведение на самом деле находит место в природе, «будет зависеть от того, существуют ли эти фазы, когда мы замешиваем воду с другими материалами», говорят ученые. Впрочем, суперионный аммиак также должен существовать.
Эксперименты продолжаются. Как думаете, узнаем ли мы однажды, что находится в центре крупнейших тел в нашей Солнечной системе? Поделитесь мнением в нашем чате в Телеграме.
В 40 световых годах от нас, в созвездии Змееносца, вокруг своего красного карлика GJ 121 вращается планета GJ 1214b. Она отличается от многих других плане своей странностью. Горячий лед и супержидкая вода — вот что мы обнаружили на ней, если бы вдруг там оказались.
Такие экзотические материалы на Земле ученые смогли создать только в лабораторных условиях, а там — это обычное дело.
Это планета загадок — мало что точно и достоверно о ней неизвестно. Однако благодаря телескопу «Хаббл» ученые выяснили, что к своей звезде она находится слишком близко, всего на расстоянии около 0,014 астрономической единицы и год на ней проходит всего за 38 часов. Радиус GJ 1214b составляет примерно в 2,67 раза больше радиуса Земли.
Первооткрыватели GJ 1214b причислили ее к числу супер-земель, однако ее небольшая плотность — примерно треть земной — заставили ученых сомневаться в этом определении. Большинство астрономов предполагает, что GJ 1214b представляет собой водный мир — планету с небольшим твердым ядром и гигантским океаном вокруг него.
Чтобы проверить эту гипотезу, астрономы исследовали атмосферу планеты во время ее транзита перед своей звездой при помощи широкоугольной камеры (WFC3) на борту космического телескопа «Хаббл». Когда лучи звезды проходят через атмосферу планеты, часть из них, сталкиваясь с молекулами атмосферы, меняется. Из-за этого в спектре излучения звезды появляются новые линии, сигнализирующие о наличии тех или иных веществ в атмосфере планеты.
Оказалось, что атмосфера GJ 1214b — это густой водяной пар с добавлением небольших количеств гелия и водорода. Учитывая крайне высокую температуру на поверхности планеты — около 200 градусов Цельсия — вода в ее океанах должна находиться в крайне экзотическом состоянии. «Высокая температура и давление могут стать причиной появления таких экзотичных материалов, как «горячий лед» и «супержидкая вода», которые мы не можем встретить на Земле», — пишут авторы исследования.
Поскольку, помимо GJ 1214b, ученые успели открыть еще несколько похожих по характеристикам планет, то вполне возможно, что подобные планеты могут быть довольно распространены в космосе.
Если в процессе формирования планетной системы формирующейся на большом удалении от своей звезды, протопланета достигает массы приблизительно в 10 земных масс, то она становится достаточно массивной, чтобы притягивать к себе водород и гелий, и превращается, в конце концов, в газового гиганта. Планета чуть меньшей массы, оказывается состоящей преимущественно из льда и камней. Со временем орбита планеты может изменится и оказаться достаточно близкой к своей звезде для того, чтобы внешняя ледяная кора планеты расплавилась и оказалась полностью покрыта океаном жидкой воды, глубиной до 140 километров. Давление на дне такого океана составит от 10 до 20 тысяч атмосфер, достаточное, чтобы превратить подлодку в винтажные консервы. И достаточным для формирования полиморфных модификаций льда, которые тяжелее жидкой воды и при таком давлении никогда не будут таять.
С формированием нам уже кое-что известно, а что можно сказать об обитании планет-океанов? Было бы чудесно. Но для начала такой водный мир должен соответствовать хотя бы трем критериям: во-первых, разумеется, необходимо достаточно высокое содержание углекислого газа в атмосфере; во-вторых экзопланета должна вращаться вокруг своей оси как минимум в 3 раза быстрее Земли; в-третьих, планета должна находится на подходящем расстоянии от своего солнца. Лучшим представителем на сегодня является планета «Глизе 1214 b», экзопланету звезды JJ1214 в созвездии Змееносца, которая расположилось на расстоянии примерно в 40 световых лет от нас.
Планета находится достаточно близко к материнской звезде. Масса планеты составляет 6,55 масс Земли. В то же время диаметр планеты превышает земное более чем в 2,5 раза. По массе и радиусу планеты предполагалось, что она состоит на 75% из воды и на 25% из каменистых материалов и железа. А атмосфера планеты содержит водород и гелий, и составляет 0,05% массы планеты. Впрочем, бороздить океаны долго не придется, поскольку это будет самая короткая кругосветка за всю историю. Ведь температура планеты варьируется в пределах от 120 градусов Цельсия до 280. Кроме того есть основание полагать, что атмосфера планеты состоит из густого водяного пара с небольшой примесью гелия и водорода. А учитывая высокую температуру на поверхности планеты считается, что вода находится в таких экзотических состояниях как горячий лед и супержидкая воды, которые не встречаются на Земле.
Но нужно понимать, что каждая планета-океан, это отдельный случай. Ведь климат таких водных миров будет зависеть от двух отличительных свойств воды. То, что она хорошо отражает тепло и свет в замороженном состоянии, а также удерживает тепло в парообразном состоянии. Соответственно чем больше льда и пара появляется на планете, тем сильнее она будет отражать или удерживать в себе тепло. Благодаря чему количество льда и пара будет увеличиваться само по себе с еще большей скоростью.
Однажды был проведен эксперимент при помощи компьютерной модели аналога солнечной системы, в котором вокруг звезды вращалась планета похожая по своим свойствам на Энцелад и Европу, но с размеров с Землю. Далее постепенно повышали яркость светила имитирую то, что происходило с Солнцем в последние 3-4 млрд лет, за которые его яркость выросла на 30%. Эти расчеты привели к относительно неожиданным результатам. Оказалось, что водные миры могут существовать лишь в двух формах. В формате полностью замороженного шара из льда, и в виде гигантского парника, в котором вся вода превратилась в пар. А эти условия весьма скудные. Аналоги земных океанов в таких мирах фактически ни когда не возникнут, так как процесс превращения планеты из снежка в паровой котел занимает мгновения по геологическим меркам. То есть это возможно, но вероятность небольшая.
Исследователи космоса
10.2K постов 39.1K подписчик
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
охтуж мне это определение «обитаемой зоны» и «условий, приспособленных для жизни» ))
А Энцелад где? Древняя и неактуальная статья.
Серфинг на такой планете, наверное, изумительный. МакКонахи не даст соврать.
Кстати, рекомендую посмотреть документальный фильм со Уильмом Хокингом про инопланетную жизнь. Там затрагивается момент про жизнь в мирах-океанах.
Почему не учли геологическую активность на этих планетах?
Она бы тоже могла подогревать океаны в водных мирах.
Дружелюбные или как мы?
И кто решил, что вода обязательное условие появления жизни? Земные ученые из Великобритании?
Астрономы сфотографировали одну из самых молодых планет за пределами Солнечной системы
Экзопланета 2M0437b массой в четыре Юпитера расположена в 417 световых годах от Земли. Она только закончила формироваться, пишут ученые из обсерватории Кека.
Изображение три года собирали с помощью высокогорных оптических телескопов.
На экзопланете с железными дождями обнаружили необычное вещество
Международная группа ученых обнаружила на уникальной планете WASP-76b, которая является горячим юпитером, необычное вещество. Открытие ионизированного кальция в атмосфере свидетельствует о более высокой температуре, чем ранее считали ученые, или о сильных ветрах в верхнем слое газовой оболочки. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Горячие юпитеры характеризуются высокими температурами из-за экстремальной близости к их звездам. WASP-76b, обнаруженная в 2016 году, находится примерно в 640 световых годах от Земли, но настолько близка к своей звезде спектрального класса F, которая немного горячее Солнца, что совершает один оборот по орбите за 1,8 земных дня. На дневной стороне планеты происходит испарение железа, которое затем конденсируется на ночной стороне, выпадая в виде дождей.
В новом наблюдении астрономы зафиксировали три необычных спектральных линии, которые соответствуют присутствию ионизированных атомов кальция. Это указывает на две возможности: либо на экзопланете очень сильные ветры в верхних слоях атмосферы, либо температура атмосферы на экзопланете намного выше, чем ранее полагали специалисты.
По словам ученых, дистанционное зондирование десятков экзопланет, охватывающее широкий диапазон масс и температур, позволяет получить полную картину истинного разнообразия инопланетных миров, включая достаточно жаркие, чтобы поддерживать железный дождь, и с более умеренным климатом.
Звездные ветра и испаряющиеся атмосферы экзопланет
Большинство звезд, включая Солнце, генерируют магнитную активность, в результате действия которой формируется быстродвижущийся ионизированный «ветер», а также рентгеновское и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Рентгеновское и УФ-излучение со стороны звезды может быть поглощено в верхних слоях атмосферы обращающейся вокруг звезды планеты, где выделяемого при поглощении тепла может хватить на разогрев атмосферы планеты до температуры, достаточной для удаления газовой оболочки в космос. Карлики спектрального класса М, представляющие наиболее распространенный из известных классов звезд, имеют меньшие размеры и температуры поверхности, чем Солнце, и отличаются очень активными магнитными полями.
Поскольку они имеют относительно низкие температуры поверхности, то их обитаемые зоны располагаются близко к звездам (обитаемой зоной называют диапазон расстояний от звезды, в котором вода на поверхностях планет, обращающихся вокруг светила, имеет возможность находиться в жидком состоянии). Любые каменистые экзопланеты, которые лежат в обитаемой зоне карлика спектрального класса М, из-за близости к звезде особенно сильно подвержены влиянию фотоиспарения, что может привести к частичной или полной потере атмосферы. Некоторые теоретики убеждены, что планеты с достаточно плотными оболочками из гелия или водорода могут получить больше шансов на обитаемость, если часть их атмосферы будет удалена в результате фотоиспарения.
Влияние рентгеновского и УФ-излучений на атмосферы экзопланет изучалось на протяжении почти 20 лет, однако влияние на них звездного ветра изучено к настоящему времени лишь очень слабо. В новом исследовании группа астрономов под руководством Лауры М. Харбах (Laura M. Harbach) произвела моделирование влияния звездного ветра на экзопланету с богатой водородом атмосферой, обращающуюся близко к карлику спектрального класса М. В качестве примера они использовали конфигурацию системы экзопланет под названием TRAPPIST-1, включающую холодный карлик спектрального класса М, вокруг которого обращаются семь планет, шесть из которых расположены достаточно близко к звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне.
Моделирование показало, что в зависимости от конкретных условий звездный ветер может формировать истекающие в космос потоки в атмосфере планеты. Команда нашла, что магнитные поля как звезды, так и планеты играют существенную роль в формировании структуры таких потоков, которые можно наблюдать и изучать по эмиссионным линиям водорода в ультрафиолетовом диапазоне. Эти результаты моделирования показывают, что свойства атмосфер планет, обращающихся вокруг родительских звезд-карликов спектрального класса М, могут изменяться в широком диапазоне и что некоторые физические условия могут изменяться в очень небольшом временном масштабе, что существенно усложняет интерпретацию наблюдений последовательных транзитов экзопланет. Проведенные командой расчеты подчеркивают необходимость использования трехмерного моделирования, которое включает влияние магнитных полей, для интерпретации результатов наблюдений транзитов планет по диску звезды спектрального класса М, отмечается в работе.
Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Возможное первое обнаружение экзопланеты, обращающейся вокруг тройной звезды
Исследователи из Университета Невады, США, и их коллеги из других научных организаций, вероятно, впервые идентифицировали планету, обращающуюся вокруг сразу трех звезд.
В отличие от Солнечной системы, которая состоит из одной звезды, примерно половина от общего числа звезд Вселенной входят в состав систем, включающих два и более светила. К таким системам относят, в частности, систему GW Ориона, в которой и была обнаружена эта новая планета. До сегодняшнего дня ученым ни разу не удавалось наблюдать планету, движущуюся по орбите вокруг сразу трех звезд.
Используя наблюдения, проведенные при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), астрономы проанализировали три наблюдаемых на снимках кольца из пыли, окружающих сразу три звезды. Обычно в системах одинарных и двойных звезд внутри таких колец из газа и пыли формируются новые планеты.
Проведенные наблюдения показали, что в общем пылевом диске, опоясывающем сразу три звезды системы GW Ориона, имеется довольно широкая щель.
Команда изучила альтернативные сценарии образования такой щели, включая формирование под действием гравитационных моментов, создаваемых звездами. Но после потстроения подробной модели системы GW Ориона исследователи нашли, что более вероятным – и удивительным – объяснением наличия этой щели в диске является присутствие одной или более массивных планет юпитерианского типа.
Мы не можем увидеть с Земли саму эту планету, однако логика подсказывает, что обнаруженный объект, скорее всего, является именно планетой – первой планетой, открытой в тройной звездной системе. Ожидается, что последующие наблюдения этой системы при помощи обсерватории ALMA, которые запланировано провести в ближайшие месяцы, позволят получить прямые подтверждения планетной природы наблюдаемого объекта.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Системы принявшие наши радиосигналы, теперь знают что мы здесь
Всего обнаружено 2034 близких звездных систем, из которых можно обнаружить Землю методом транзита, когда планета пересекает диск родительской звезды, вызывая падения яркости последней. Все эти звезды находятся в пределах 326 световых лет (ста парсеков) от Солнечной системы, а до примерно сотни дошли искусственные радиосигналы с Земли. На экзопланетах некоторых из них могут существовать гипотетические внеземные цивилизации.
Экзопланеты, которые могут быть лучше Земли
Человечество все еще находится в поисках миров, где может быть обнаружена жизнь. Каждый день ученые находят все больше и больше потенциально пригодных для жизни планет. В апреле 2021 года астрономы обнаружили экзопланету Суперземлю и множество других, по их предположению, пригодных для жизни экзопланет. Как далеко находятся эти планеты? Каким способом их обнаружили? И действительно ли там может быть жизнь? Давайте разберемся в этих вопросах.
В течение последних 25 лет астрономы обнаружили большое количество экзопланет, состоящих из камня, льда и газа. Экзопланеты – это планеты, расположенные за пределами Солнечной системы.
Кто-нибудь помнит суровую пустынную родную планету Люка Скайуокера Татуин, на которой было два солнца. В мае 2021 года исследователи провели повторный анализ данных космического телескопа «Кеплер» и обнаружили не одну, а пять систем двойных звезд в стиле «Звездных войн», в которых могут находится планеты с пригодными для жизни условиями. Жизни в той или иной форме.
Исследователи искали похожие на Землю планеты с водой на поверхности. Поэтому они смотрели на массу бинарных звезд, их яркость, размер и близость к планетам в системе. Учёные считают, что в одной из этих систем они нашли планету, которая имеет благоприятную температуру, чтобы вода на её поверхности была в жидком состоянии.
Она находится в системе Kepler 38, примерно в 4000 световых годах от Земли. Эта экзопланета имеет две звезды. Одна из них подобна нашей, и еще одна чуть меньше. Они совершают эксцентрический оборот вокруг общего центра масс каждые 18 дней. Данная система является наилучшим кандидатом на существование мира, похожего на Землю. Обнаруженная здесь планета, размером с Нептун, и, возможно, в обитаемой зоне бинарных звезд есть еще несколько планет, о которых мы пока не знаем.
К сожалению, большинство экзопланет суперземель, которые мы находим и называем пригодными для жизни, оказываются слишком горячими для поддержания токовой. Хорошим примером этого является планета, вращающаяся вокруг красного карлика Глизе 486, который находится всего в 26 световых годах от Земли. Обнаруженная экзопланета, названная Глизе 486b, на 30 % больше и почти в 3 раза тяжелее массы Земли. Проблема в том, что её температура составляет 430 градусов по Цельсию. Однако, несмотря на такую высокую температуру, эта планета сохранила часть своей первоначальной атмосферы. Это транзитная планета, которая проходит перед своей звездой с очень удачного ракурса, что позволяет учёным проводить её углублённый анализ.
Похоже, что поиск экзопланет, на которых может существовать жизнь, оказывается нелегким делом, а экзопланеты-гиганты из газа и льда встречаются чаще, чем планеты земной группы. Это связано с тем, что газовые и ледяные гиганты легче увидеть во время транзитов из-за их размера и потому, что спектр света искривляется и наклоняется гораздо сильнее, чем у меньшей каменистой планеты, такой как Земля. Возможно ли найти жизнь на одном из этих газовых гигантов?
Если мы собираемся искать жизнь, мы не должны ограничивать наши поиски планетами, похожими на Землю. Карл Саган и Стивен Хокинг предполагали, что жизнь может существовать в атмосферах газовых гигантов. Из тысяч кандидатов в экзопланеты, открытых «Кеплером», наиболее распространенными являются горячие экзопланеты типа Юпитера, которые вращаются очень близко к своей родительской звезде. Газовые гиганты не имеют твердой поверхности, на которой могла бы существовать жизнь, подобная земной. Но возможно ли, что в облаках газовой планеты может жить какой-нибудь экстремофил, существо похожее на тихоходку?
Газовые гиганты состоят в основном из водорода и гелия. И хотя это может показаться надуманным, вполне возможно, что жизнь может развиваться в верхних слоях атмосферы газовых гигантов. Дебаты о том, может ли жизнь существовать в токсичных облаках Венеры, еще далеки от завершения. Ученые обнаружили химическое вещество фосфин в густой венерианской атмосфере, и исследователи утверждают, что единственным объяснением источника этого химического вещества является нечто живое. Могут ли газовые гиганты иметь такую же возможность?
Если нам и удастся найти жизнь на газовых гигантах, то она, вероятно, будет совершенно иной, чем мы ожидаем. Формы жизни на газовых планетах могли бы выживать за счет электрической энергии от световых бурь и получать воду из паров в атмосфере. Разумеется, такая форма жизни должна будет справиться с экстремальным давлением газового гиганта.
Появился еще один телескоп. Преемник «Кеплера» – космический телескоп TESS, который находит тонны новых экзопланет. Его запустили на борту ракеты SpaceX falcon 9 в апреле 2018 года. В настоящее время TESS является нашим лучшим и самым искусным искателем планет, и он обнаружил более 2 200 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких звезд, и сотни из них могут быть похожими на Землю.
Новая эра в изучении экзопланет только начинается. Когда наши новые телескопы, такие как «Джемс Уэбб» и «HabEx», наконец заработают, мы сможем найти больше новых миров и узнать, из чего именно состоят их атмосферы. Появится возможность обнаружить водяной пар, а также кислород, что может означать наличие жизни.
Подумайте только, всего несколько десятилетий назад мы не знали, часто или редко встречаются планеты у других звезд. Благодаря новым открытиям у нас теперь есть доказательства того, что наша галактика полна других миров, и на некоторых из них может существовать жизнь. Как вы думаете, скоро ли мы найдем жизнь на другой планете, и если да, то как, по-вашему, это повлияет на мир?