Жаркие и горячие субнептуны — пока-что считаются самым распространенным типом миров за пределами нашей Солнечной системы.
Они окутаны паром и мало похожи на известные нам в Солнечной системы планеты. Теперь астробиологи из России и США создали новую модель, которая поможет проникнуть в их тайны, понять их строение и, возможно, обнаружить обитаемые миры.
Субнептуны или газовые карлики (автору поста больше нравится это слово, так как оно более интуитивно понятно) — это планеты и луны размером и массой между гикеанами (промежуточный этап между планетами-океанами и газовыми мирами) и мининептунами — уменьшенная версия Нептуна. Как и водородоокеаны, или гикеаны, они также богаты водой, но находятся слишком близко к звездам, и на их поверхности слишком жарко. Если в их составе есть вода, то они покрыты плотной атмосферой из водяного пара. За счёт этого часть газовых карликов можно также назвать «паровые миры» и даже «миры-баня».
Статья, опубликованная на сайте The Astrophysical Journal, предлагает новый способ изучения богатых водяным паром маломассивных газовых миров. Экзопланетологи Артем Агишин, Натали Баталья и Джонатан Фортни утверждают, что понимание этих планет поможет сосредоточиться на поиске действительно обитаемых миров.
Раньше для описания субнептунов использовали модели, созданные для ледяных спутников нашей Солнечной системы, таких как Европа у Юпитера или Энцелад у Сатурна. Но газовые карлики, похоже, значительно отличаются: они массивнее, горячее и не имеют ледяной коры или океанов.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил наличие водяного пара на нескольких газовых карликах и планирует исследовать еще десятки. Точные модели необходимы, чтобы связать данные телескопа с внутренними структурами этих планет.
Новая модель учитывает, что под паровой атмосферой вода находится в сверхкритическом состоянии. Это особое состояние, когда вода ведет себя не как газ или жидкость, а как нечто среднее. Ученые знают, что поведение сверхкритической воды сложное, поэтому моделировать его непросто.
Некоторые исследования показывают, что при экстремально высоких давлении и температуре вода может превращаться в гидроплазму, суперионную воду и лед. Гидроплазма, в отличие от газа, состоит из положительно заряженных ядер, лишенных электронов. Эти ядра свободно перемещаются в пространстве. В суперионной воде происходит перестройка молекул, и ионы водорода легко скользят сквозь решетку из ионов кислорода. Гидроплазма может существовать на планете GJ 1214 b, а суперионный лед, вероятно, находится в недрах Урана и Нептуна. Впервые модель из Санта-Круза учитывает эту возможность.
Важным отличием новой модели является ее динамический подход. Она рассматривает эволюцию планет на протяжении миллионов и миллиардов лет, так как их свойства со временем меняются.
Вскоре модель проверят на практике. Данные предоставят «Джеймс Уэбб» и будущая миссия ESA PLATO. Этот телескоп будет искать планеты размером с Землю в зоне обитаемости, где может существовать жидкая вода. Результаты покажут, насколько точны предсказания учёных и какие доработки нужны моделям.