Как уничтожить Землю: Пар планеты

Ученые провели эксперименты по полному испарению планеты земного типа — правда, пока только в виде компьютерной модели.
14
25172
  • Компьютерное моделирование позволило установить состав атмосфер раскаленных сверхземель наподобие экзопланеты CoRoT-7b. CoRoT-7b расположена так близко к своей звезде, что вся поверхность ее представляет собой океан расплавленной лавы
    Компьютерное моделирование позволило установить состав атмосфер раскаленных сверхземель наподобие экзопланеты CoRoT-7b. CoRoT-7b расположена так близко к своей звезде, что вся поверхность ее представляет собой океан расплавленной лавы

Сумасшедшие ученые из кино проделывают это постоянно, особенно те, что мучаются из-за отсутствия признания. А вот у американских астрофизиков из команды Брюса Фегли (Bruce Fegley) причины испарить планету были вполне достойные — впрочем, и сумасшедшими этих ученых не назовешь. «Нам, ученым, недостаточно шуточных разговоров об испарении Земли, — комментирует Фегли свою работу, — Мы хотим в точности узнать, как это будет выглядеть». Читать далее

Этим авторы и занялись, используя теоретическую модель и компьютерные расчеты. Целью было вовсе не злонамеренное любопытство и не желание попрактиковаться перед тем, как… Моделирование было призвано уточнить некоторые параметры спектра далеких «сверхземель». Сверхземлями называют каменистые экзопланеты, размеры которых больше нашей, но меньше газовых гигантов. Из-за особенностей современных методов наблюдения подавляющее большинство известных сегодня сверхземель обращаются очень близко к своим звездам. Настолько близко, что поверхность их должна быть подплавлена, а то и вовсе представлять собой море кипящей лавы.

Именно поэтому ученые и заинтересовались: какие характерные линии появятся в спектре земной атмосферы, если наша планета окажется в подобных условиях? Какие соединения будут в ней представлены? Узнав это, мы сможем по этим «следам гибели» узнавать и составы далеких сверхземель.

Моделирование показало, что атмосфера плавящейся Земли практически полностью будет состоять из водного пара и углекислого газа — остальные газы будут лишь примешиваться к ним. Однако именно эти примеси являются маркерами, которые позволят отличать состав одной планеты от другой. В самом деле, несмотря на «околоземное» название, химический и минеральный состав сверхземель может быть совершенно непохожим на наш и друг на друга.

Ученые детально смоделировали атмосферы двух типов таких «псевдо-земель»: одна имела состав, схожий с континентальной корой современной Земли, а другая — с силикатной примитивной мантией Земли, какой она была до разделения коры и мантии более 3,5 млрд лет назад. Температура планет была «поднята» в разных вариантах расчетов до 270−1700 ОС. Модельные планеты стали плавиться и испаряться, а ученые — смотреть, какие элементы и в каких соединениях появятся при этом в атмосфере.

Они заметили, что континентальная кора начинает испаряться уже при 940 ОС, а примитивная мантия — при 1730 ОС. Их атмосферы начинают складываться, в основном, из воды, испаряющейся, в том числе, и из гидратированных минералов, а также углекислого газа. Однако атмосфера «планеты примитивной мантии» оказывается содержащей больше газов, проявляющих восстанавливающие свойства — например, метана и аммиака. Это особенно интересная деталь, ведь к смеси метана и аммиака достаточно применить электрический разряд — например, грохнуть молнией — и, как показали классические эксперименты Миллера — Юри, в ней начнут формироваться аминокислоты!

Кроме того, начиная от температуры 730 ОС и выше в атмосферу начинает попадать диоксид серы («Такая атмосфера становится очень похожей на венерианскую, — поясняет профессор Фегли, — Только с водным паром».) Еще одной характерной деталью становится присутствие в атмосфере оксида кремния (II) — для обоих рассмотренных типов сверхземель он появляется в ней при температурах 1430 ОС и выше.

На вопрос о том, поднимали ли они температуру моделей выше той точки, на которой испаряется не только поверхность планеты, но вся она, ученые отвечают утвердительно: «Останется только огромный шар горячего газа, наполненный каплями жидкого железа. В статье мы об этом не писали, потому что реально наблюдать пока удается только частично подплавленные сверхземли».

По пресс-релизу Washington University in St. Louis

Комментарии

14 комментариев