: «Обитаемой суперземли» не существует?

Долгое время мы думали, что наша Солнечная система была эталоном для планет, которые мы можем найти во Вселенной. Внутренние, твердые миры, преобладающие в самой горячей части Солнечной системы, с большими, газообразные планетами, вращающимися гораздо дальше. Самая большая из этих твердых планет — это, конечно, Земля; самый маленький газовый гигант — Уран; разница в массах между ними — 17 раз, при этом Уран в четыре раза больше Земли в радиусе. Представьте, каково было удивление ученых, когда перед нами начали открываться экзопланеты. Среди них были не только планеты разных размеров и масс, каковых в Солнечной системе и не было, но и большая их часть была представлена, как оказалось, самым распространенным типом планеты: суперземлей. В нашей Солнечной системы такой вообще… нет.


Этот класс планет — суперземли — помещается в категорию масс от двух до десяти земных (с соответствующим радиусом) и превосходит в числе любой другой класс планет, включая планеты типа Нептуна, Юпитера, Земли (и меньше) и других, которые мы смогли найти. Вместе с этим открытием появилось много вопросов. Например:

• Какие эти миры — больше похожи на Землю, с твердой поверхностью и тонкой атмосферой, или на Уран, с толстым газовым одеялом?
• Имеют ли они большие объемы водорода и гелия или же эти элементы слишком легкие, чтобы избежать их гравитационного притяжения?
• Будут ли они потенциально обитаемы и подходящи жизни вроде нашей или же их условия совершенно непригодны для жизни?

Если верить последним многочисленным сообщениям и недавней презентации NASA, можно подумать, что ответ на последний вопрос будет «да» и эти миры подойдут для воплощения наших внеземных мечтаний. Но холодный, жесткий взгляд на научные факты — и на физику за пределами планетарной науки — ставит точку в этой недвусмысленности. На самом деле, современная наука говорит нам, что сама идея «супер-Земли» не выдерживает критики. Но пока мы на самом деле не найдем жизнь в другом мире — или узнаем побольше о планетах, которые только начали открывать — мы не можем знать наверняка, какие условия являются обязательными для разумной жизни, а какие из них — просто случайность. Когда мы классифицируем экзопланету как планету земного типа, мы смотрим на ее радиус и на то, сколько энергии она получает от своей звезды.
Вчера вы могли подумать, что произошло нечто из ряда вон выходящее, но на самом деле ожидания были слегка раздуты. Мы нашли семь интересных экзопланет, но ни на йоту не приблизились к обнаружению этой самой «суперземли» и уж тем более — «обитаемой суперземли».
В прошлом мы обычно говорили, что если миры приблизительно похожи по размерам на Землю и получают примерно столько же энергии на квадратный метр, что и Земля, они будут похожими на Землю, они будут землеподобными или земного типа. Но этот вывод мы сделали еще до того, как получили достаточно данных, чтобы его уточнить. Хотя миссия Кеплер NASA обеспечивает нас массой информации о радиусе и орбитальных параметрах планеты, практически невозможно сказать, будет ли эта планета газообразной (как Уран или Нептун) или твердой, как Земля, не измерив ее массы. Но благодаря последующим наблюдениям притяжения планеты к своей родной звезде, мы получил эту массу для сотен таких миров. И выяснилось ужасное.
Выяснилось, что переход от «твердой» планеты к «газовой» происходит уже при двукратной земной массе. Если у вашей экзопланеты будет масса в два раза больше земной и она будет получать такое же количество энергии от звезды, вы почти наверняка получите постоянную водородно-гелиевую оболочку газа, которая создаст атмосферное давление, в сотни или тысячи раз превышающее то, которое мы имеем честь ощущать на поверхности Земли. Надежда на то, что суперземли будут похожи на Землю, исчезает без следа, и мы смело можем поместить суперземли, мини-нептуны и нептуноподобные миры в одну и ту же категорию.

Однако мы можем найти твердые миры, которые будут значительно больше Земли. Их даже можно назвать «твердыми суперземлями», если хотите, но они будут еще более враждебными к обитателям нашей зеленой планеты. Видите ли, если взять мир по типу Нептуна, который будет слишком близко к своей родной звезде, интенсивная радиация светила испарит не только водород и гелий, но и большую часть атмосферы этого мира. Останется плотный, твердый мир вроде Меркурия, только намного больше по массе и размеру, чем даже Земля. Если поместить Юпитер очень близко к Солнцу, вся его газовая оболочка выкипит и оставит после себя твердую суперземлю.

Независимо от того, под каким соусом подавать, суперземли никогда не будут похожими на Землю. Если удалиться от Солнца, чтобы получить температуры, близкие к земным, вы окажетесь погребенными под толстым слоем атмосферы. Если подойти слишком близко, чтобы вскипятить атмосферу, мир будет поджаренным.

Горячий Юпитер глазами художника

Самые распространенные по массе планеты во Вселенной могут и не быть представлены в нашей Солнечной системе, но отлично демонстрируют, что даже называть мир «суперземлей» — уже предвзятость. Ученые Цзинцзин Чен и Дэвид Киппинг напоминают нам:

«Большое число планет с 2-10 земной массы часто приводятся в качестве доказательства того, что суперземли очень распространены и что представление Солнечной системы очень необычно… Однако если сдвинуть границу между земными и нептуновыми мирами до 2 земных масс, Солнечная система уже не будет выглядеть необычно. Три из восьми планет Солнечной системы, по нашему же определению, представляют собой нептуновые миры, которые очень распространены возле других звезд типа нашей».

В общем, если вы верите в существование обитаемых (или потенциально обитаемых) суперземель (то есть планет чуть больше, но все еще как Земля), делайте вывод. Твердые, газообразные — суперземли не подходят для людей, увы.
Впрочем, это еще не означает, что мы одиноки.