формирования. Это значит, что планета должна была сформироваться за границей, которую мы называем «снеговой линией» звезды: там, где температура на планетах падает ниже точки замерзания воды. В противном случае запасы жидкой воды и водяного пара с Gliese 1214b бы сдуло звездным ветром, как это произошло при формировании планет земной группы в Солнечной системе, включая в некоторой степени и саму Землю. Однако по какой‐то неизвестной причине Gliese 1214b не превратилась в газовый гигант вроде Юпитера или Сатурна, а вместо этого, сформировавшись, переместилась ближе к материнской звезде на свою нынешнюю орбиту.
Это означает, что на протяжении своей истории планета испытывала колоссальные изменения количества падающего на нее света (энергии) материнской звезды – а это, в свою очередь, подразумевает, что масштаб эволюционных изменений ее климата не идет ни в какое сравнение с земным. Другими словами, атмосфера, которую мы видим на Gliese 1214b сегодня, – совсем не та же самая атмосфера, что была на ней изначально.
Вычисления показывают, что температура поверхности Gliese 1214b, где‐то между 120° и 280 °C. Поскольку сила тяжести на поверхности планеты составляет примерно 90 процентов земной, ее атмосфера крепко привязана к поверхности, так же, как атмосфера Земли крепко связана с поверхностью нашей планеты. Мы предполагаем, что погодные условия и бури на Gliese 1214b зависят от расположения областей низкого и высокого давления. Наконец, анализ спектра ее атмосферы свидетельствует о наличии глобального облачного покрова на очень большой высоте.
Из исследований Gliese 1214b можно сделать еще один вывод. С нашими нынешними косвенными методами измерений гораздо легче обнаруживать крупные планеты с орбитами, пролегающими вблизи материнских звезд, чем удаленные от звезд планеты небольших размеров. Существование близкого к материнской звезде водного мира, такого как Gliese 1214b, таким образом, наводит на мысль, что вполне могло бы существовать помимо них и довольно большое количество более далеких от своих звезд водных миров еще меньших размеров и более холодных. Планеты, которые мы назвали Айсхеймом и Новой Европой, могли бы быть достойными представителями этой пока не открытой группы. Но с их открытием придется подождать до появления более совершенных астрономических методов.
Кеплер-10c: сверх‐сверхземля
На расстоянии около 540 световых лет от Земли в созвездии Дракона находится планетная система, в которой самая крупная из известных землеподобных планет обращается вокруг звезды, очень похожей на наше Солнце. Это система звезды Кеплер-10, названной так, поскольку она находится в центре десятой по счету планетной системы, открытой и подтвержденной космической миссией «Кеплер».
Последние полученные данные говорят о том, что звезде и ее планетной системе на настоящий момент около 10 миллиардов лет – таким образом, она примерно на 5,5 миллиардов лет старше Солнечной системы. Уже одно это делает изучение планет, обращающихся вокруг звезды Кеплер-10, особенно интересным. Ведь все происходившие на них процессы – физические, химические или биологические – продолжались на 5,5 миллиардов лет дольше, чем на Земле.
Первая планета, зарегистрированная в этой системе, Кеплер-10b, – расплавленный мир, обращающийся вокруг материнской звезды примерно за 19 земных часов. Масса планеты Кеплер-10b в 3,7 раза больше массы Земли; ее средняя плотность не слишком отличается от плотности нашей планеты. Это значит, что она, как и Земля, состоит из металлов и скальных пород – то есть относится к категории сверхземель, как придуманная нами Громадина (см. главу 12). Сверхземли, как мы уже говорили, в Галактике встречаются довольно часто.
Есть, однако, в системе Кеплер-10 и планета совершенно необычная и даже уникальная среди тысяч открытых на сегодняшний день экзопланет. Кеплер-10c (вторая из обнаруженных на орбитах вокруг звезды Кеплер-10 планет) имеет массу около 14 земных и плотность примерно как у Земли. Моделирование показывает, что на планете есть внешняя оболочка: либо водородно‐гелиевая газовая атмосфера, либо водный океан. Таким образом, Кеплер-10c – крупнейшая из известных нам планет земного типа.
Кеплер-10c расположена очень близко к материнской звезде, так что перспективы для появления здесь жизни земного типа не самые лучшие – теоретически рассчитанная равновесная температура на ней составляет около 200 °C. С другой стороны, основные требования для существования жизни здесь в целом выполняются – вода, источники энергии и питательные вещества наличествуют на Кеплере-10с в изобилии. Вдобавок при таких больших размерах на Кеплере-10c, вероятно, достаточно часты вулканические извержения, а при выбросах в плотную атмосферу или океан вулканических газов и тяжелых элементов легко образуется необходимая для развития жизни питательная среда.
Если внешние слои планеты Кеплер-10c состоят в основном из водорода и гелия в газообразной форме, это может создать для высокоразвитых форм жизни крайне интересные условия окружающей среды: в этой атмосфере, например, могут появиться летающие существа, которые будут в ней «плавать», как рыбы в наших океанах. Возможно, на Кеплере-10c могли бы развиться как плавающие, так и летающие организмы – первые в океане, вторые в атмосфере.
HD 69830: сверхземли и мегаземли
На расстоянии примерно 41 светового года от нас, в северо‐восточной части созвездия Кормы, находится планетная система, в которой вокруг звезды, как две капли воды похожей на наше Солнце, обращаются три очень больших планеты. Созвездие Корма раньше считалось частью более крупного созвездия Корабля Арго – помните древнегреческую легенду о Ясоне и аргонавтах?
Интересующая нас звезда этого созвездия имеет обозначение HD 69830 – оно говорит нам, что это звезда с номером 69 830 в каталоге американского астронома Генри Дрэпера (1837–1882). HD 69 830 чуть меньше Солнца по размеру; возраст ее – около 7,5 миллиардов лет, то есть она примерно на 3 миллиарда лет старше Солнечной системы.
Массы двух внутренних планет системы HD 69830 составляют примерно 10 и 12 масс Земли, а внешняя планета тяжелее Земли в 18 раз. (Напомним, что Уран и Нептун по массе больше Земли в 15 и 17 раз, соответственно.) Состав внутренних планет – в основном камень и металлы; внешняя состоит из смеси камня, металлов и воды. У планет системы HD 69830 аналогов в Солнечной системе нет: две внутренних планеты попадают в категорию, которую мы в главе 12 назвали сверхземлями, а третья, самая большая, может служить примером новой группы планет – некоторые астрономы говорят о них как о мегаземлях.
Высокие температуры двух внутренних миров не позволяют всерьез предполагать наличие на их поверхностях жидкой воды. Такие планеты называют «горячими нептунами». А вот самая большая из трех планет достаточно удалена от звезды – она находится в зоне обитания своей звезды – и на ее поверхности жидкая вода как раз вполне может пребывать в устойчивом состоянии. Сосредоточимся на этой планете – ее обозначение HD 69830d.
Данные об этой планете, которыми мы располагаем, одинаково хорошо укладываются в две различных модели. В
