Алмазные ядра и сажа вместо океанов: эти странные планеты могут светиться изнутри

В последние годы учёные начали серьёзно пересматривать представления о том, какие планеты чаще всего встречаются во Вселенной. Если раньше главными кандидатами считались "водные миры", то новые данные говорят о том, что не меньшую роль могут играть "сажевые планеты".

Что скрывается за названием

Сажа в астрономии — это вовсе не копоть от костра. Под этим термином подразумеваются тугоплавкие органические соединения углерода, содержащие также водород, кислород и азот. В научной среде такие вещества называют CHON.

"Сажа на самом деле широко распространена в нашей Солнечной системе. По некоторым оценкам, её масса составляет 40 % от общей массы комет", — отметил астроном Цзе Ли из Мичиганского университета.

Именно поэтому исследователи полагают, что этот материал мог активно участвовать в формировании планет ещё на ранних стадиях эволюции протопланетного диска.

Где рождаются разные планеты

Учёные выделили три зоны, в которых сложились условия для зарождения миров.

1. Вблизи звезды формировались только каменистые тела — там слишком жарко, чтобы сажа сохранялась.

2. За условной "линией сажи", но до "линии снегов", могли возникнуть сухие углеродные миры с минимальным содержанием воды.

3. Дальше, за "снеговой линией", появлялись смешанные планеты, в составе которых важную роль играли и сажа, и водяной лёд.

Таким образом, спектр возможных миров оказывается шире, чем считалось ранее.

Почему их трудно распознать

Главная сложность заключается в том, что по массе и радиусу сажевая планета практически не отличается от водной.

"Исходя из соотношения массы и радиуса, невозможно отличить сажевые миры от более традиционных водных миров", — пояснил Цзе Ли.

Поэтому многие "мини-Нептуны" из каталога экзопланет, которые считались океаническими, на самом деле могут быть углеродными.

Подсказки от телескопа "Уэбб"

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба уже даёт первые результаты. В атмосфере планет K2-12b и TOI-280d были обнаружены метан и углекислый газ. Особенно интересен TOI-280d: у него выявлено высокое соотношение углерода к кислороду. Это может быть прямым указанием на то, что перед нами именно сажевая планета.

Обитаемость под вопросом

Если такие миры действительно распространены, это сильно меняет наши представления об условиях для жизни. Предполагается, что их ядра могут состоять из алмазов, а магнитное поле может быть очень слабым. Это снижает защиту от космического излучения. Но, с другой стороны, атмосфера таких планет богата органическими веществами, необходимыми для зарождения химических процессов, предшествующих появлению жизни.

Что предстоит выяснить

Учёные подчёркивают: необходимы новые наблюдения, чтобы окончательно разделить планеты на "водные" и "сажевые". Изучение атмосфер экзопланет станет ключом к пониманию их природы и возможной обитаемости.