Исследователи пытаются разобраться, из чего состоят планеты, которые все чаще обнаруживаются за пределами нашей Солнечной системы, — пишет eurekalert.org.

Есть ли в космосе вторая Земля? Наши знания о планетных системах постоянно растут благодаря новым технологиям. На сегодняшний день за пределами нашей Солнечной системы обнаружено уже 3700 планет. Планетарные массы и радиусы этих экзопланет можно использовать для определения их средней плотности, но не их точного химического состава и структуры. Поэтому до сих пор остается открытым интригующий вопрос: на что похожи эти планеты.

«Теоретически мы можем предположить самые разные составляющие, такие как мир чистой воды, абсолютных гор или планета с атмосферой диз водорода и гелия…», — объясняет Майкл Лозовский, докторант в группе профессора Равита Хеллинга в Институте вычислительных наук при Цюрихском университете.

Лозовский и сотрудники использовали базы данных и статистические инструменты для характеристики экзопланет и их атмосферы. Как правило, они окружены летучим слоем водорода и гелия. Однако имеющиеся данные не позволяют исследователям определять точную структуру планеты, поскольку планеты одинаковой массы и радиуса могут иметь разные составы. В дополнение к точности данных, относящихся к массе и радиусу, исследовательская группа также исследовала предполагаемую внутреннюю структуру, температуру и отраженное излучение у 83 из 3700 известных планет, у которых точно определены массы и радиусы.

«Мы использовали статистический анализ для определения пределов возможных композиций. Используя базу данных обнаруженных экзопланет, мы обнаружили, что каждая теоретическая планетарная структура имеет «пороговый радиус» — радиус, выше которого планета не может иметь определенный состав», — объясняет Майкл Лозовский. Важным фактором при определении порогового радиуса является количество элементов в газообразном слое, которые тяжелее гелия, процентное содержание водорода и гелия, а также распределение элементов в атмосфере.

Исследователи из Института вычислительной науки обнаружили, что планеты с радиусом до 1.4 раз больше, чем Земля (6371 км), могут быть иметь состав, подобный Земле. Планеты с радиусами выше этого порога имеют более высокую долю силикатов или других легких материалов. Большинство планет с радиусом свыше 1,6 радиуса Земли должны иметь слой водорода или воды в дополнение к их каменному ядру, в то время как радиусы размером более в 2,6 превышающие Земной означают, что планеты не могут быть водными мирами и поэтому должны быть окружены атмосферой. Ожидается, что планеты с радиусами более 4 радиусов Земли очень газообразны и состоят как минимум из 10 процентов водорода и гелия, подобно Урану и Нептуну.

Результаты исследования дают новое представление о развитии и разнообразии планет. Один особенно интересный порог касается разницы между крупными планетами, подобными Земле, которые иначе называются супер-Земли, и небольшими газовыми планетами — так называемыми мини-Нептунами. По мнению исследователей, этот порог находится в радиусе, в три раза превышающим радиус Земли. Таким образом, ниже этого порога на обширном пространстве галактики можно найти подобные Земле планеты.