В течение почти четырех лет космический корабль НАСА «Кеплер» пронесся сквозь космос, исследуя наш уголок галактики. Он наблюдал более 150000 звезд в поисках планет размером с Землю, принадлежавших другим солнечным системам. Миссия не разочаровала; Кеплер обнаружил бесчисленные примеры типа планеты, известной как супер-Земля.
Эти далекие планеты могут напоминать вам о доме - они скалистые, меньше газовых гигантов, расположены рядом со своей звездой и обладают относительно тонкой атмосферой. Но они намного больше, чем синий мрамор: эти суперземли весят в два-десять раз больше, чем наша Земля.
Поскольку существует так много суперземель, возникает вопрос: что бы произошло с нашей планетой, если бы она была в два или даже в 10 раз больше, чем сейчас?
Вполне возможно, что Земля и другие внутренние планеты нашей солнечной системы движутся в этом направлении, сказал в прямом эфире Микки Розенталь, доктор наук, изучающий формирование планет в Калифорнийском университете в Санта-Круз. Одна теория состоит в том, что гигантская планета Юпитер стала настолько большой, что она перекрыла доступ к космическим строительным блокам, необходимым для увеличения внутренних планет, что фактически привело к их голоду, сказал Розенталь.
Независимо от причины нынешнего размера Земли, нет никакого способа действительно знать, что случилось бы с Землей, если бы она была супер. Но у ученых есть некоторые идеи, основанные на том, что они узнали о наших дальних родственниках.
Начнем с того, что вы будете короче - вы, гора Эверест и каждое дерево в калифорнийском национальном парке Секвойя - потому что если вы увеличите размер планеты и сохраните все остальное одинаковым, гравитация тоже возрастет. Если бы Земля была в два раза больше ее размера, вы были бы тяжелее, потому что сила тяжести увеличивается с увеличением плотности и радиуса планеты. Потребовалось бы больше энергии, чтобы противостоять гравитационному притяжению, поэтому структуры, которые у нас есть сегодня, не будут достаточно прочными, чтобы выдержать такой высокий рост, как сейчас.
С большой планетой и более сильным гравитационным полем Земля также столкнется с большим количеством столкновений, сказал в прямом эфире Рори Барнс, теоретик, изучающий пригодность планет в Вашингтонском университете. Как суперпланета, большее гравитационное притяжение Земли будет эффективно привлекать все больше и больше астероидов, поэтому столкновения типа армагеддона станут более серьезной проблемой, чем сейчас, сказал Барнс.
Если бы гипотетическая супер-Земля была бы даже больше, скажем, в 10 раз больше своей текущей массы, во внутренней части Земли могли бы начаться драматические изменения. Железное ядро и жидкая мантия также были бы в 10 раз больше, и с большей гравитацией, действующей на большую массу, давление под поверхностью Земли увеличилось бы. Это высокое давление может привести к затвердеванию железного ядра, сказал Барнс.
На данный момент конвекционные токи в нашем частично жидком ядре генерируют магнитное поле Земли. Но если ядро затвердеет, токи прекратятся, и магнитное поле может быть ослаблено или устранено, сказал Барнс. По словам Барнса, если бы наше магнитное поле исчезло или исчезло, это было бы очень плохо для жизни на Земле.
Наше магнитное поле "защищает жизнь на планете от злобности космоса", отметил Барнс. Без этого заряженные частицы, летящие в космосе, также называемые солнечными бурями, могут врезаться в Землю. И эти крошечные частицы могут вызвать всевозможные проблемы, в том числе расщепление ДНК и повышение риска рака, сказал он.
Барнс также указал, что большая внутренняя часть может сделать супер-Землю более вулканически активной, чем сейчас. По мере того, как радиус планеты увеличивается, внутри появляется больше энергии и меньше мест для выхода этой энергии. Он сказал, что больше извержений вулканов не удивительно. Тектоника плит тоже была бы другой на супер-Земле. Но точный эффект все еще остается открытым. Более крупная мантия также будет более горячей, что может вызвать более энергичные конвекционные потоки, которые будут толкать пластины вокруг больше. Напротив, возможно, что под высоким давлением кора полностью сплавляется, и тектоника плит вообще не будет существовать.
Основываясь на суперземлях, которые ученые обнаружили до сих пор, мы не можем быть уверены, что Земля была бы пригодной для жизни, если бы она была суперземлей. Космический телескоп Кеплера был лучшим в обнаружении планет вблизи их звезды - гораздо ближе, чем Земля к Солнцу. Большинство известных науке суперземлей почти так же близко к своей звезде, как Меркурий к нашему Солнцу.
По словам Хильке Шлихтинга, доцента астрофизики в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, для того, чтобы Земля была сопоставимой, она должна иметь орбиту около 100 дней. Эта орбита может быть пригодной для обитания в системах со звездой, меньшей, чем у Солнца, но если бы наша Земля была так близко к нашему Солнцу, вся вода на планете испарилась бы, сказал Шлихтинг.
Другими словами, Земля будет вне обитаемой зоны и, по сути, станет паровой планетой, сказала она.
Удивительно, что многие обнаруженные к настоящему времени суперземли кажутся богатыми водой, подобно целым водным мирам, - сказал в интервью Родриго Люгер, научный сотрудник Flatiron в Центре вычислительной астрофизики Фонда Саймона в Нью-Йорке. Возможно, что эти планеты сформировались из больших кусков льда и затем мигрировали близко к своим звездам, что заставило их лед таять, сказал он.
Однако эти планеты не могут быть обитаемыми, поскольку их глубокие океаны стремительно падают в слой твердого льда. Этот лед образуется не из-за низких температур, а из-за сильного давления сверхглубокого океана, который переводит молекулы воды в твердое состояние. Этот слой льда блокирует любое взаимодействие между атмосферой и внутренним пространством планеты, что означает отсутствие углеродного цикла (процесс, в котором углерод циркулирует через атмосферу, океан и кору) или минерального обмена (который регулирует долгосрочную температуру Земли посредством взаимодействия между атмосферой и мантией), по словам Люгера. Это не способствует обитаемости - по крайней мере, для жизни, как мы ее знаем.
Реальность такова, что у ученых больше вопросов о суперземлях, чем у них ответов. И мы не до конца понимаем физику нашего собственного интерьера, а тем более, планеты, находящейся за пределами многих солнечных систем, сказал Люгер. Мы не знаем, что случилось бы, если бы Земля была сверхразмерной или ближе к Солнцу. Но до сих пор кажется очень удачным, что мы не живем на планете, которая является какой-либо из этих вещей.
Примечание редактора: эта история была обновлена, чтобы отметить, что если бы Земля была в два раза больше своей массы, гравитация увеличилась бы, но не в два раза больше. Кроме того, чтобы уточнить, что суперземли - это планеты, которые в два-десять раз превышают массу нашей планеты.
