Экзопланеты из яичной скорлупы: скалистые миры с ультратонкими хрупкими литосферами могут существовать
Толщина литосферы — внешней части планетарного тела, играет ключевую роль в геологических процессах этого тела. На эту толщину могут влиять свойства как планеты, так и ее звезды, и потенциальный диапазон этих свойств превышает то, что исследователи видят в Солнечной системе. В рамках нового исследования международная группа ученых-планетологов провела большой набор компьютерных моделей, чтобы увидеть, как различные комбинации планетных и звездных свойств влияют на толщину внешнего слоя планетарного тела.
Их модели предсказывают, что миры — маленькие, старые или далекие от своей звезды, вероятно, имеют толстые жесткие слои, но в некоторых обстоятельствах планеты могут иметь внешний хрупкий слой толщиной всего в несколько километров. Эти миры, которые авторы называют «планетами из яичной скорлупы», могут напоминать низины на Венере, и они предполагают, что по крайней мере три такие внесолнечные планеты — TOI-1235b, HD 136352b и L 168-9b — уже известны.
«Понимание того, есть ли у вас возможность тектоники плит, — это действительно важная вещь, которую нужно знать о мире, потому что тектоника плит может потребоваться для того, чтобы большая скалистая планета стала пригодной для жизни», — сказал Пол Бирн, планетарный геолог из Департамент морских, земных и атмосферных наук Университета Северная Каролина.
«Поэтому это особенно важно, когда мы говорим о поисках земных миров вокруг других звезд и когда мы в целом характеризуем обитаемость планет. Из опубликованных работ мы знаем, что существуют экзопланеты, которые испытывают более экстремальные условия, чем то, что мы видим в нашей Солнечной системе», — добавил он.
Они могут быть ближе к своей звезде, могут быть намного больше или иметь более горячую поверхность, чем планеты, которые присутствуют в нашей Солнечной системе.
Пол Бирн и его коллеги хотели выяснить, какие параметры планет и звезд играют наиболее важную роль в определении толщины внешнего слоя планеты, известного как литосфера.
Эта толщина помогает определить, может ли планета выдерживать высокий рельеф, такой как горы, или имеет правильный баланс между жесткостью и гибкостью для того, чтобы одна часть поверхности ныряла или погружалась под другую — отличительный признак тектоники плит.
Именно этот процесс помогает Земле регулировать свою температуру в геологических временных масштабах и является причиной того, что тектоника плит считается важным компонентом обитаемости планеты.
Для своего моделирования исследователи выбрали обычный каменистый мир в качестве отправной точки и смоделировали тысячи различных вариантов.
Команда ученых обнаружила, что температура поверхности является основным фактором, определяющим толщину литосфер экзопланет, хотя масса планеты, расстояние до звезды и даже возраст играют роль.
Их новые модели предсказывают, что миры, которые маленькие, старые или далекие от своей звезды, вероятно, имеют толстые жесткие слои, но в некоторых обстоятельствах планеты могут иметь внешний хрупкий слой толщиной всего в несколько километров.
«Хотя мы далеки от прямого изображения поверхности этих планет, они могут напоминать низины Венеры», — сказал Пол Бирн. Эти низменности содержат обширные просторы лавы, но не имеют возвышенностей, потому что литосфера там тонкая из-за высоких температур поверхности.
«Наша общая цель — больше, чем просто понять причуды экзопланет. В конечном итоге мы хотим внести свой вклад в определение свойств, которые делают мир пригодным для жизни. И не только временно, но и пригодным для жизни долгое время, потому что мы думаем, что жизни, вероятно, нужно время, чтобы появиться и стать устойчивой».
Фундаментальный вопрос, стоящий за этим исследованием, — конечно, одиноки ли мы во Вселенной?
«Это большой охват. В конечном итоге большая часть нашей работы привязана к этому конечному пункту назначения, который звучит так — «уникальна Земля или нет?» — сказал Пол Бирн. «Одна из многих вещей, которые нам нужно знать, — это то, какие свойства влияют на такой мир, как Земля».
И исследование помогает ответить на некоторые из этих вопросов, показывая виды способов взаимодействия основных параметров, какие другие результаты могут быть возможны и какие миры должны стать приоритетными для изучения с помощью телескопов нового поколения.
Исследование опубликовано в статье в Journal of Geophysical Research: Planets.