Что происходит, когда вы парите планету?

Но есть причины интересоваться другими мирами, даже если они не могут вместить жизнь. Например, горячие каменистые планеты дают редкие и ценные ключи к разгадке характера и эволюции ранней Земли.Спутник Кеплер обнаружил более 100 горячих каменистых планет, вращающихся вокруг своих звезд. Если бы эти планеты образовались из межзвездных облаков с подобным Земле изобилием летучих элементов, таких как водород, вода и углекислый газ, у этих планет могла бы быть паровая атмосфера.

Обработка каменистой планеты паром не только избавит ее от морщин. Поскольку породаобразующие элементы растворяются в паре в разной степени, пропаривание могло, в принципе, изменить объемный состав, плотность и внутреннюю структуру планеты, особенно если вся или часть паровой атмосферы, содержащей породы, затем была потеряна в космосе.Брюс Фегли и Катарина Лоддерс-Фегли, соответственно профессор и профессор-исследователь в области наук о Земле и планетах в искусстве Наук из Вашингтонского университета в Сент-Луисе опубликовали модели химического состава паровой атмосферы в равновесии с магматическим океаном при различных температурах и давлениях в выпуске Astrophysical Journal от 20 июня.Основываясь на своих выводах, у них есть несколько предложений для охотников за планетами — вещи, которые они могут увидеть, когда натренируют свои телескопы на горячих камнях.

Получение параФегли сказал, что тот факт, что охотники за планетами обнаружили много горячих камней размером примерно с Землю, является одним из трех доказательств, которые собраны вместе в этом исследовании. Два других — это растворимость кремнезема и других породообразующих элементов в паре и идея о том, что на ранней Земле была паровая атмосфера.Представление о том, что горные породы растворяются в паре, может показаться диковинной, но геологи хорошо знают это. «Геологов в основном интересуют очень горячая вода или смеси воды и пара, тогда как мы смотрим на чистый пар и температуру на сотни градусов выше.

Но это та же идея», — сказал Фегли.Подозрение, что на ранней Земле была паровая атмосфера, восходит к 1974 году, когда Гюстав Аррениус из Института океанографии Скриппса утверждал, что планетезимали, врезавшиеся в формирующуюся Землю, стали достаточно горячими, чтобы расплавиться и выпустить все свои летучие вещества в атмосферу.

Первыми, кто смоделировали паровую атмосферу на ранней Земле, были Ютака Абэ и Такафуми Мацуи из Токийского университета в 1985 году. одеяло удерживало бы поверхность расплавленной. Я думаю, что мы первые, кто проведет с ней детальную химию ».Выходящий парФегли и Лоддерс уделяли особое внимание магнию, кремнию и железу, трем наиболее распространенным элементам в материале, которые соединяются с кислородом и образуют горные породы — как на Земле, так и на других планетах земной группы и, вероятно, на экзопланетах, вращающихся вокруг звезд с составом, подобным нашему Солнцу.

Каменные элементы попадают в атмосферу в виде гидроксидов (Si (OH) 4, Fe (OH) 2 и Mg (OH) 2). Поскольку эти оксиды имеют разную растворимость в паре, приготовление планеты в паре может изменить ее химический состав основных элементов.«Калий, например, легко переходит в пар, и если он потеряется, вы потеряете его радиоактивный изотоп и, таким образом, измените производство тепла на планете», — сказал Фегли.«Если вы растворите больше кремния, чем магния, и некоторая часть атмосферы потеряна, вы можете изменить соотношение этих элементов на планетах.

Это может объяснить, почему соотношение кремния и магния на Земле примерно на 15 процентов меньше, чем соотношение на солнце, хотя они образовались из одного и того же межзвездного облака », — сказал он.«Если выкипите много кремния, вы можете получить гораздо более плотную планету, чем вы ожидали. Мы обнаружили несколько довольно плотных экзопланет», — сказал Фегли. «Иногда это сумасшедшая высота. Земля составляет около 5,51 г / см3, но Corot-7b ближе к 10 г / см3 … достаточно высока, что это довольно сложно объяснить.

«И если вы не потеряете атмосферу, когда она остынет, скальные элементы выпадут в осадок. Поскольку кремний является каменистым элементом, наиболее растворимым в паре, его будет больше всего, и вы получите готовая силикатная корка », — сказал он.Что искать

Хотя ученые экспериментируют с численными моделями, они отмечают, что их выводы можно проверить наблюдением.«Мы надеемся, что астрофизики, составляющие диаграммы массы / радиуса для выяснения внутреннего состава планет, будут учитывать составы, отличные от земных», — сказал Фегли.

«Мы также надеемся, что космические спектрометры будут обучены на горячих каменистых планетах. Астрофизики видят, что кремний, магний и натрий выходят из атмосферы горячих Юпитеров и горячих Нептунов, но еще не из горячих скал, которые тусклее и тверже. чтобы наблюдать, — сказал Фегли.

По словам ученых, интенсивный ультрафиолетовый свет от близлежащих звезд может разрушить молекулы гидроксидов в верхних слоях атмосферы. «Фотопродукты» этих реакций, такие как одноатомные газы алюминия, кальция, железа, магния и кремния, возможно, легче увидеть как из-за их большого количества, так и из-за того, что их спектральные линии с меньшей вероятностью будут замаскированы другими излучениями.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *