Суперземля или супертерран — тип экзопланет с массой, превышающей массу Земли , но существенно ниже масс ледяных гигантов Солнечной системы , Урана и Нептуна , которые в 14,5 и 17 раз больше массы Земли соответственно. [1] Термин « суперземля » относится только к массе планеты и, таким образом, ничего не говорит об условиях на поверхности или обитаемости . Альтернативный термин «газовые карлики» может быть более точным для тех, кто находится в верхнем конце шкалы масс, хотя « мини-нептуны » — более распространенный термин.
В целом, суперземли определяются по их массе . Этот термин не подразумевает температуру, состав, орбитальные свойства, обитаемость или окружающую среду. Хотя источники в целом сходятся во мнении о верхней границе в 10 масс Земли [1] [3] [4] (~69% массы Урана , гигантской планеты Солнечной системы с наименьшей массой), нижняя граница варьируется от 1 [1] или 1,9 [4] до 5, [3] с различными другими определениями, появляющимися в популярных средствах массовой информации. [5] [6] [7] Термин «суперземля» также используется астрономами для обозначения планет, больших, чем планеты земного типа (от 0,8 до 1,2 радиуса Земли), но меньших, чем мини-Нептуны (от 2 до 4 радиусов Земли). [8] [9] Это определение было дано сотрудниками космического телескопа Кеплер . [10] Некоторые авторы далее предполагают, что термин «Суперземля» может быть ограничен каменистыми планетами без значительной атмосферы или планетами, которые имеют не только атмосферу, но и твердую поверхность или океаны с резкой границей между жидкостью и атмосферой, чего нет у четырех гигантских планет в Солнечной системе. [11] Планеты, масса которых превышает 10 масс Земли, называются массивными твердыми планетами , [12] мегаземлями , [13] [14] или газовыми гигантскими планетами , [15] в зависимости от того, состоят ли они в основном из камня и льда или в основном из газа.
Первые суперземли были обнаружены Александром Вольщаном и Дейлом Фрайлом вокруг пульсара PSR B1257+12 в 1992 году. Две внешние планеты системы ( Полтергейст и Фобетор ) имеют массу примерно в четыре раза больше массы Земли — слишком малы, чтобы быть газовыми гигантами.
Первая суперземля вокруг звезды главной последовательности была обнаружена группой под руководством Эухенио Риверы в 2005 году. Она вращается вокруг Gliese 876 и получила обозначение Gliese 876 d (ранее в этой системе были обнаружены два газовых гиганта размером с Юпитер). Ее предполагаемая масса составляет 7,5 масс Земли, а период обращения вокруг Земли очень короткий — около 2 дней. Из-за близости Gliese 876 d к ее звезде-хозяину ( красному карлику ) ее поверхность может иметь температуру 430–650 кельвинов [16] и быть слишком горячей, чтобы поддерживать жидкую воду. [17]
В апреле 2007 года группа ученых из Швейцарии под руководством Стефана Удри объявила об открытии двух новых суперземель в планетной системе Gliese 581 [18] , обе из которых находятся на краю обитаемой зоны вокруг звезды, где на поверхности может быть возможна жидкая вода. Поскольку масса Gliese 581c составляет не менее 5 масс Земли, а расстояние от Gliese 581 составляет 0,073 астрономических единиц (6,8 миллионов миль, 11 миллионов км), она находится на «теплом» краю обитаемой зоны вокруг Gliese 581 с расчетной средней температурой (без учета влияния атмосферы) −3 градуса Цельсия с альбедо , сопоставимым с Венерой , и 40 градусов Цельсия с альбедо, сопоставимым с Землей. Последующие исследования показали, что Gliese 581c, вероятно, пострадала от неконтролируемого парникового эффекта, как и Венера.
В 2006 году были обнаружены еще две возможные суперземли: OGLE-2005-BLG-390Lb с массой 5,5 масс Земли, которая была обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования , и HD 69830 b с массой 10 масс Земли. [1]
Самая маленькая суперземля, обнаруженная в 2008 году, была MOA-2007-BLG-192Lb . Планета была анонсирована астрофизиком Дэвидом П. Беннеттом для международного сотрудничества MOA 2 июня 2008 года. [19] [20] Эта планета имеет массу приблизительно в 3,3 раза больше массы Земли и вращается вокруг коричневого карлика . Она была обнаружена методом гравитационного микролинзирования.
В июне 2008 года европейские исследователи объявили об открытии трех суперземель вокруг звезды HD 40307 , звезды, которая лишь немного менее массивна, чем Солнце . Планеты имеют по крайней мере следующие минимальные массы: 4,2, 6,7 и 9,4 массы Земли. Планеты были обнаружены методом лучевых скоростей с помощью HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) в Чили . [21]
Кроме того, та же европейская исследовательская группа объявила о планете, масса которой в 7,5 раз больше массы Земли, вращающейся вокруг звезды HD 181433. У этой звезды также есть планета, похожая на Юпитер, которая совершает оборот вокруг нее каждые три года. [22]
Планета COROT-7b , масса которой оценивается в 4,8 массы Земли, а период обращения вокруг Земли составляет всего 0,853 дня, была объявлена 3 февраля 2009 года. Оценка плотности, полученная для COROT-7b, указывает на состав, включающий каменистые силикатные минералы, подобные тем, что содержатся в четырех внутренних планетах Солнечной системы, что является новым и значительным открытием. [23] COROT-7b, обнаруженная сразу после HD 7924 b , является первой обнаруженной суперземлей, которая вращается вокруг звезды главной последовательности класса G или выше. [24]
Открытие Gliese 581e с минимальной массой 1,9 массы Земли было объявлено 21 апреля 2009 года. На тот момент это была самая маленькая экзопланета, обнаруженная вокруг обычной звезды, и самая близкая по массе к Земле. Находясь на орбитальном расстоянии всего 0,03 а.е. и совершая оборот вокруг своей звезды всего за 3,15 дня, она не находится в обитаемой зоне, [25] и может иметь в 100 раз больше приливного нагрева, чем вулканический спутник Юпитера Ио . [26]
Планета, обнаруженная в декабре 2009 года, GJ 1214 b , в 2,7 раза больше Земли и вращается вокруг звезды, которая намного меньше и менее яркая, чем Солнце. «На этой планете, вероятно, есть жидкая вода», — сказал Дэвид Шарбонно, профессор астрономии Гарварда и ведущий автор статьи об открытии. [27] Однако внутренние модели этой планеты предполагают, что в большинстве условий на ней нет жидкой воды. [28]
К ноябрю 2009 года было обнаружено в общей сложности 30 суперземель, 24 из которых были впервые обнаружены HARPS. [29]
Открытая 5 января 2010 года планета HD 156668 b с минимальной массой 4,15 массы Земли является наименее массивной планетой, обнаруженной методом лучевых скоростей . [30] Единственная подтвержденная планета с лучевой скоростью, меньшей этой планеты, — это Gliese 581e с массой 1,9 массы Земли (см. выше). 24 августа астрономы, использующие инструмент ESO HARPS, объявили об открытии планетной системы с семью планетами, вращающимися вокруг звезды, похожей на Солнце, HD 10180 , одна из которых, хотя это еще не подтверждено, имеет предполагаемую минимальную массу в 1,35 ± 0,23 раза больше массы Земли, что является наименьшей массой любой экзопланеты, обнаруженной на сегодняшний день на орбите звезды главной последовательности. [31] Хотя это и не подтверждено, существует 98,6% вероятность того, что эта планета действительно существует. [32]
Национальный научный фонд объявил 29 сентября об открытии четвертой суперземли ( Gliese 581g ), вращающейся в пределах планетной системы Gliese 581. Планета имеет минимальную массу в 3,1 раза больше массы Земли и почти круговую орбиту на расстоянии 0,146 а.е. с периодом 36,6 дней, что помещает ее в середину обитаемой зоны, где может существовать жидкая вода, и на полпути между планетами c и d. Она была обнаружена с помощью метода лучевых скоростей учеными из Калифорнийского университета в Санта-Крус и Института Карнеги в Вашингтоне. [33] [34] [35] Однако существование Gliese 581 g было подвергнуто сомнению другой группой астрономов, и в настоящее время она указана как неподтвержденная в The Extrasolar Planets Encyclopaedia . [36]
2 февраля команда миссии космической обсерватории «Кеплер» опубликовала список из 1235 кандидатов на экзопланеты , включая 68 кандидатов приблизительно «размером с Землю» (Rp < 1,25 Re) и 288 кандидатов «размером с суперземлю» (1,25 Re < Rp < 2 Re). [37] [38] Кроме того, 54 кандидата на планеты были обнаружены в « зоне обитания ». Шесть кандидатов в этой зоне были меньше, чем в два раза больше Земли [а именно: KOI 326.01 (Rp=0.85), KOI 701.03 (Rp=1.73), KOI 268.01 (Rp=1.75), KOI 1026.01 (Rp=1.77), KOI 854.01 (Rp=1.91), KOI 70.03 (Rp=1.96) – Таблица 6] [37] Более позднее исследование показало, что один из этих кандидатов (KOI 326.01) на самом деле намного больше и горячее, чем сообщалось изначально. [39] Основываясь на последних результатах Кеплера, астроном Сет Шостак оценивает, что «в пределах тысячи световых лет от Земли» существует «по крайней мере 30 000 таких пригодных для жизни миров». [40] Также на основе полученных данных команда «Кеплера» оценила наличие «по крайней мере 50 миллиардов планет в Млечном Пути», из которых «по крайней мере 500 миллионов» находятся в обитаемой зоне. [41]
17 августа с помощью HARPS была обнаружена потенциально пригодная для жизни суперземля HD 85512 b , а также система из трех суперземель 82 G. Eridani . [42] HD 85512 b была бы пригодна для жизни, если бы имела более 50% облачного покрова. [43] [44] Затем, менее чем через месяц, было объявлено о появлении 41 новой экзопланеты, включая 10 суперземель. [45]
5 декабря 2011 года космический телескоп Kepler обнаружил свою первую планету в пределах обитаемой зоны или «области Златовласки» своей звезды, похожей на Солнце. Kepler-22b в 2,4 раза больше радиуса Земли и занимает орбиту на 15% ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. Однако это компенсируется тем, что звезда со спектральным классом G5V немного тусклее Солнца (G2V). Таким образом, температура поверхности все еще допускает наличие жидкой воды на ее поверхности.
5 декабря 2011 года команда Kepler объявила, что они обнаружили 2326 кандидатов в планеты, из которых 207 по размеру похожи на Землю, 680 — размером с суперземлю, 1181 — размером с Нептун, 203 — размером с Юпитер и 55 — больше Юпитера. По сравнению с данными за февраль 2011 года количество планет размером с Землю и суперземлю увеличилось на 200% и 140% соответственно. Более того, 48 кандидатов в планеты были обнаружены в обитаемых зонах обследованных звезд, что является снижением по сравнению с данными за февраль; это было связано с более строгими критериями, используемыми в декабрьских данных.
В 2011 году была рассчитана плотность 55 Cancri e , которая оказалась схожей с плотностью Земли. При размере около 2 радиусов Земли, это была самая большая планета до 2014 года, которая, как было установлено, не имела значительной водородной атмосферы. [47] [48]
20 декабря 2011 года команда телескопа «Кеплер» объявила об открытии первых экзопланет размером с Землю, Kepler-20e и Kepler-20f, вращающихся вокруг звезды, похожей на Солнце, Kepler-20 .
Планета Gliese 667 Cb (GJ 667 Cb) была объявлена HARPS 19 октября 2009 года вместе с 29 другими планетами, в то время как Gliese 667 Cc (GJ 667 Cc) была включена в статью, опубликованную 21 ноября 2011 года. Более подробные данные о Gliese 667 Cc были опубликованы в начале февраля 2012 года.
В сентябре 2012 года было объявлено об открытии двух планет, вращающихся вокруг Gliese 163 [49] . [50] [51] Одна из планет, Gliese 163 c , примерно в 6,9 раз тяжелее Земли и несколько горячее, считалась находящейся в обитаемой зоне . [50] [51]
7 января 2013 года астрономы из космической обсерватории «Кеплер» объявили об открытии Kepler-69c (ранее KOI-172.02 ), экзопланеты , похожей на Землю (радиус которой в 1,5 раза больше радиуса Земли), вращающейся вокруг звезды, похожей на Солнце , в обитаемой зоне и, возможно, «главного кандидата на существование инопланетной жизни ». [52]
В апреле 2013 года, используя наблюдения команды миссии NASA Kepler под руководством Уильяма Боруки из исследовательского центра Эймса, было обнаружено пять планет, вращающихся в обитаемой зоне звезды, похожей на Солнце, Kepler-62 , на расстоянии 1200 световых лет от Земли. Эти новые суперземли имеют радиусы в 1,3, 1,4, 1,6 и 1,9 раза больше радиуса Земли. Теоретическое моделирование двух из этих суперземель, Kepler-62e и Kepler-62f , предполагает, что обе могут быть твердыми, либо каменистыми, либо каменистыми с замерзшей водой. [53]
25 июня 2013 года были обнаружены три планеты «суперземли», вращающиеся вокруг близлежащей звезды на расстоянии, где теоретически может существовать жизнь, согласно рекордному подсчету, объявленному во вторник Европейской южной обсерваторией. Они являются частью кластера из семи планет, которые вращаются вокруг Gliese 667C , одной из трех звезд, расположенных относительно близко в 22 световых годах от Земли в созвездии Скорпиона, говорится в нем. Планеты вращаются вокруг Gliese 667C в так называемой Зоне Златовласки — на расстоянии от звезды, на котором температура как раз подходит для того, чтобы вода существовала в жидкой форме, а не была удалена звездным излучением или навсегда заперта во льду. [ требуется ссылка ]
В мае 2014 года было установлено, что ранее обнаруженная планета Kepler-10c имеет массу, сопоставимую с массой Нептуна (17 масс Земли). С радиусом 2,35 R 🜨 в настоящее время она является крупнейшей известной планетой, которая, вероятно, имеет преимущественно каменистый состав. [54] При массе в 17 масс Земли она значительно превышает верхний предел в 10 масс Земли, который обычно используется для термина «суперземля», поэтому был предложен термин мегаземля . [14] Однако в июле 2017 года более тщательный анализ данных HARPS-N и HIRES показал, что Kepler-10c была намного менее массивной, чем первоначально считалось, вместо этого около 7,37 (6,18–8,69) M E со средней плотностью 3,14 г/см 3 . Вместо преимущественно каменистого состава более точно определенная масса Kepler-10c предполагает, что мир почти полностью состоит из летучих веществ, в основном из воды. [55]
6 января 2015 года NASA объявило о 1000-й подтвержденной экзопланете , обнаруженной космическим телескопом Kepler. Три из недавно подтвержденных экзопланет были обнаружены на орбитах в обитаемых зонах своих родственных звезд : две из трех, Kepler-438b и Kepler-442b , имеют размер, близкий к Земле, и, вероятно, каменистые; третья, Kepler-440b , является суперземлей. [56]
30 июля 2015 года журнал Astronomy & Astrophysics сообщил, что обнаружил планетную систему с тремя суперземлями, вращающимися вокруг яркой карликовой звезды. Система из четырех планет, получившая название HD 219134 , была обнаружена в 21 световом году от Земли в северном полушарии созвездия Кассиопея в форме буквы М , но она не находится в обитаемой зоне своей звезды. Планета с самой короткой орбитой — HD 219134 b , и она является ближайшей к Земле известной каменистой и транзитной экзопланетой. [57] [58] [59]
В феврале 2016 года было объявлено, что космический телескоп НАСА « Хаббл» обнаружил водород и гелий (и предположения о наличии цианистого водорода ), но не водяной пар , в атмосфере 55 Cancri e . Это был первый случай успешного анализа атмосферы экзопланеты класса « суперземля» . [60]
В августе 2016 года астрономы объявили об обнаружении Проксимы b , экзопланеты размером с Землю , которая находится в обитаемой зоне красного карлика Проксимы Центавра , ближайшей к Солнцу звезды . [61] Благодаря своей близости к Земле , Проксима b может стать местом пролета для флота межзвездных космических аппаратов StarChip, которые в настоящее время разрабатываются в рамках проекта Breakthrough Starshot . [61]
В феврале 2018 года была обнаружена K2-141b, каменистая сверхкороткопериодическая планета (USP) Суперземля с периодом 0,28 дня, вращающаяся вокруг родительской звезды K2-141 (EPIC 246393474). [62] Была обнаружена еще одна Суперземля, K2-155d . [63]
В июле 2018 года было объявлено об открытии 40 Эридана b. [64] Находясь на расстоянии 16 световых лет, это ближайшая из известных суперземель, а ее звезда является второй по яркости, где находится суперземля. [65] [64]
В июле 2019 года было объявлено об открытии GJ 357 d . Планета находится в тридцати одном световом году от Солнечной системы, на расстоянии не менее 6,1 M E .
В 2021 году была открыта экзопланета G 9-40 b .
В 2022 году было сообщено об открытии суперземли вокруг красного карлика Росс 508. Часть эллиптической орбиты планеты проходит в пределах обитаемой зоны . [66]
31 января 2024 года НАСА сообщило об открытии суперземли под названием TOI-715 b, расположенной в обитаемой зоне красного карлика на расстоянии около 137 световых лет от нас. [67] [68]
Солнечная система не содержит известных суперземель, потому что Земля является крупнейшей планетой земной группы в Солнечной системе, и все более крупные планеты имеют как минимум 14 масс Земли, так и толстые газообразные оболочки без четко определенных каменистых или водных поверхностей; то есть они являются либо газовыми гигантами , либо ледяными гигантами , а не планетами земной группы. В январе 2016 года существование гипотетической девятой планеты суперземли в Солнечной системе, называемой Планетой Девять , было предложено в качестве объяснения орбитального поведения шести транснептуновых объектов , но предполагается, что это также ледяной гигант, такой как Уран или Нептун. [69] [70] Уточненная модель в 2019 году ограничивает ее примерно пятью массами Земли; [71] планеты такой массы, вероятно, являются мини-Нептунами. [72]
Тот факт, что внутри орбиты Меркурия практически нет астероидов или планетезималей, привел некоторых астрономов к мысли, что суперземля могла образоваться вблизи Солнца, очистить свое окружение и быстро разрушиться под воздействием Солнца. [73]
Из-за большей массы суперземель их физические характеристики могут отличаться от земных; теоретические модели суперземель предусматривают четыре возможных основных состава в зависимости от их плотности: предполагается, что суперземли с низкой плотностью состоят в основном из водорода и гелия ( мини-нептуны ); предполагается, что суперземли со средней плотностью либо имеют воду в качестве основного компонента ( океанические планеты ), либо имеют более плотное ядро, окутанное протяженной газовой оболочкой ( газовый карлик или субнептун). Считается, что суперземля с высокой плотностью является каменистой и/или металлической, как Земля и другие планеты земной группы Солнечной системы. Внутренняя часть суперземли может быть недифференцированной, частично дифференцированной или полностью дифференцированной на слои разного состава. Исследователи из Гарвардского астрономического факультета разработали удобные для пользователя онлайн-инструменты для характеристики основного состава суперземель. [75] [76] Исследование Gliese 876 d , проведенное группой под руководством Дианы Валенсии [1], показало, что из радиуса, измеренного транзитным методом обнаружения планет, и массы соответствующей планеты можно сделать вывод о ее структурном составе. Для Gliese 876 d расчеты варьируются от 9200 км (1,4 радиуса Земли) для скалистой планеты и очень большого железного ядра до 12500 км (2,0 радиуса Земли) для водянистой и ледяной планеты. В пределах этого диапазона радиусов суперземля Gliese 876 d будет иметь поверхностную гравитацию от 1,9 g до 3,3 g (от 19 до 32 м/с 2 ). Однако эта планета не имеет данных о транзите вокруг своей звезды.
Граница между каменистыми планетами и планетами с толстой газовой оболочкой вычисляется с помощью теоретических моделей. Рассчитывая влияние активной фазы насыщения XUV звезд G-типа на потерю примитивных водородных оболочек, захваченных туманностью, у экзопланет, получается, что планеты с массой ядра более 1,5 массы Земли (макс. 1,15 радиуса Земли), скорее всего, не смогут избавиться от водородных оболочек, захваченных туманностью, в течение всей своей жизни. [77] Другие расчеты указывают на то, что предел между каменистыми суперземлями без оболочки и субнептунами составляет около 1,75 радиуса Земли, поскольку 2 радиуса Земли были бы верхним пределом для каменистости (планета с 2 радиусами Земли и 5 массами Земли со средним составом ядра, подобным земному, подразумевала бы, что 1/200 ее массы будет находиться в оболочке из водорода/гелия с атмосферным давлением около 2,0 ГПа или 20 000 бар). [78] Будет ли полностью потеряна примитивная захваченная туманностью оболочка водорода/гелия суперземли после формирования, также зависит от орбитального расстояния. Например, расчеты формирования и эволюции планетной системы Kepler-11 показывают, что две самые внутренние планеты Kepler-11b и c, расчетная масса которых составляет ≈2 M 🜨 и между ≈5 и 6 M 🜨 соответственно (что находится в пределах погрешности измерений), чрезвычайно уязвимы к потере оболочки. [79] В частности, полное удаление первичной оболочки H/He энергичными звездными фотонами кажется почти неизбежным в случае Kepler-11b, независимо от гипотезы ее формирования. [79]
Если суперземля может быть обнаружена как методом лучевой скорости, так и методом транзита, то можно определить как ее массу, так и радиус; таким образом, можно рассчитать ее среднюю объемную плотность. Фактические эмпирические наблюдения дают результаты, схожие с результатами теоретических моделей, поскольку обнаружено, что планеты, размер которых превышает приблизительно 1,6 радиуса Земли (массивнее приблизительно 6 масс Земли), содержат значительные доли летучих веществ или газа H/He (такие планеты, по-видимому, имеют разнообразие составов, которое не очень хорошо объясняется единым соотношением массы и радиуса, как это обнаружено у каменистых планет). [80] [81] После измерения 65 суперземель размером менее 4 земных радиусов эмпирические данные указывают на то, что газовые карлики будут иметь наиболее обычный состав: существует тенденция, когда планеты с радиусами до 1,5 земных радиусов увеличивают плотность с увеличением радиуса, но свыше 1,5 радиусов средняя плотность планеты быстро уменьшается с увеличением радиуса, указывая на то, что эти планеты имеют большую долю летучих веществ по объему, покрывающих скалистое ядро. [82] [83] [84] Еще одно открытие о составе экзопланет заключается в том, что для планет с радиусом от 1,5 до 2,0 земных радиусов наблюдается разрыв или редкость , что объясняется бимодальным образованием планет (каменистые суперземли с радиусом менее 1,75 и субнептуны с толстыми газовыми оболочками с радиусом выше). [9]
Дополнительные исследования, проведенные с помощью лазеров в Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе и лаборатории OMEGA в Университете Рочестера , показывают, что внутренние области планеты, состоящие из силиката магния, будут претерпевать фазовые изменения под воздействием огромных давлений и температур суперземли, и что различные фазы этого жидкого силиката магния будут разделяться на слои. [85]
Дальнейшие теоретические работы Валенсии и других показывают, что суперземли будут геологически более активными, чем Земля, с более энергичной тектоникой плит из-за более тонких плит, находящихся под большим напряжением. Фактически, их модели предполагали, что сама Земля была «пограничным» случаем, едва достаточно большим, чтобы поддерживать тектонику плит. [86] Эти выводы были подтверждены ван Хеком и др., которые определили, что тектоника плит может быть более вероятной на суперземлях, чем на самой Земле, предполагая схожий состав. [87] Однако другие исследования определили, что сильные конвекционные потоки в мантии, действующие на сильную гравитацию, сделают кору более прочной и, таким образом, препятствуют тектонике плит. Поверхность планеты будет слишком прочной для сил магмы , чтобы разорвать кору на плиты. [88]
Новые исследования показывают, что каменистые центры суперземель вряд ли превратятся в каменистые планеты земного типа, такие как внутренние планеты Солнечной системы, поскольку они, по-видимому, удерживают свои большие атмосферы. Вместо того чтобы превратиться в планету, состоящую в основном из камня с тонкой атмосферой, небольшое каменистое ядро остается охваченным своей большой богатой водородом оболочкой. [89] [90]
Теоретические модели показывают, что горячие юпитеры и горячие нептуны могут эволюционировать путем гидродинамической потери своих атмосфер в мини-нептуны (как это может быть Суперземля GJ 1214 b ), [91] или даже в каменистые планеты, известные как хтонические планеты (после миграции в сторону близости к их родительской звезде). Количество теряемых внешних слоев зависит от размера и материала планеты и расстояния от звезды. [79] В типичной системе газовый гигант, вращающийся на орбите 0,02 а.е. вокруг своей родительской звезды, теряет 5–7% своей массы в течение своей жизни, но вращение на орбите ближе 0,015 а.е. может означать испарение всей планеты, за исключением ее ядра. [92] [93]
Низкие плотности, полученные в результате наблюдений, подразумевают, что часть популяции суперземель имеет существенные оболочки из H/He, которые могли быть еще более массивными вскоре после образования. [94] Поэтому, в отличие от планет земной группы Солнечной системы, эти суперземли должны были образоваться во время газовой фазы их протопланетного диска- прародителя . [95]
Поскольку атмосферы, альбедо и парниковые эффекты суперземель неизвестны, температуры поверхности неизвестны, и обычно дана только равновесная температура. Например, температура черного тела Земли составляет 255,3 К (−18 °C или 0 °F). [96] Именно парниковые газы поддерживают температуру Земли выше. Температура черного тела Венеры составляет всего 184,2 К (−89 °C или −128 °F), хотя истинная температура Венеры составляет 737 К (464 °C или 867 °F). [97] Хотя атмосфера Венеры удерживает больше тепла, чем земная, НАСА приводит температуру черного тела Венеры, основанную на том факте, что Венера имеет чрезвычайно высокое альбедо ( альбедо Бонда 0,90, визуальное геометрическое альбедо 0,67), [97] что делает ее более черной температурой, чем более поглощающая (с более низким альбедо ) Земля.
Магнитное поле Земли является результатом ее текучего жидкого металлического ядра, но в суперземлях масса может создавать высокие давления с большой вязкостью и высокими температурами плавления, что может помешать разделению недр на различные слои и, таким образом, привести к недифференцированным бессердечным мантиям. Оксид магния, который является каменистым на Земле, может быть жидким металлом при давлениях и температурах, обнаруженных в суперземлях, и может генерировать магнитное поле в мантиях суперземель. [98] Тем не менее, магнитные поля суперземель еще не были обнаружены путем наблюдений.
Согласно одной из гипотез, [99] суперземли с массой около двух земных могут быть благоприятными для жизни . Более высокая поверхностная гравитация приведет к более плотной атмосфере, повышенной поверхностной эрозии и, следовательно, более плоскому рельефу. Результатом может стать «планета-архипелаг» с неглубокими океанами, усеянными цепочками островов, идеально подходящими для биоразнообразия . Более массивная планета с массой в две земных массы также будет сохранять больше тепла внутри себя с момента своего первоначального формирования гораздо дольше, поддерживая тектонику плит (что жизненно важно для регулирования углеродного цикла и, следовательно, климата ) дольше. Более плотная атмосфера и более сильное магнитное поле также защитят жизнь на поверхности от вредных космических лучей . [100]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
Медиа, связанные с Суперземлями на Wikimedia Commons
