Планета-океан

Включає CC-BY-SA матеріали з Вікіпедії: стаття Планета-океан (автори)

Можливо так може виглядати планета-океан з двома супутниками.

Планета-океан — гіпотетичний різновид планет, що повністю вкриті океаном рідкої води.

У широкому розумінні Землю також можна вважати планетою-океаном: океани займають 71% площі поверхні, якщо розподілити всю воду океанів рівномірним шаром по поверхні, глибина океану становитиме приблизно 2,5 км. Для стороннього спостерігача з іншопланетної системи, що спостерігає за Землею доступними для нас зараз методами, Земля буде виглядати саме як планета-океан.

У вузькому розумінні планета-океан — планета, масивніша за Землю (маса приблизно 6-8 М_⊕), що має в своєму складі багато льоду (порядку 50% маси) і вкрита суцільним океаном рідкої води глибиною до ≈100 км. На відміну від Землі, під океаном лежать не скелясті породи, а крижана мантія.

Гіпотезу про існування таких планет висунув Девід Стівенсон з Каліфорнійського технологічного інституту, потім цю модель розвинула група під керівництвом Крістофа Сотена з Нантського університету та Марком Кюхнером.

Модель планети-океану

Внутрішня будова планети типу Планета-океан з масою 6—8 M_E.

Вихідні положення

В праці «A New Family of Planets ? „Ocean Planets“» для побудови моделі планети виходили з наступних припущень:

• Розглядаються тільки планети масою 6-8 М_⊕. Такі планети можна знайти одночасно і методом транзитів, і методом визначення радіальної швидкості, що дає змогу визначити масу і радіус планети одночасно.
• Планета складається на 50% з льоду (90% води, 5% аміаку, 5% діоксиду вуглецю) та на 50% зі скельних порід та металів. Для спрощення моделі в первинному складі планети відсутні монооксид вуглецю і метан. Такий хімічний склад можна очікувати для планети, що формується не дуже далеко за сніговою лінією (170К у вакуумі) з протопланетного диску. Відносно невелика маса планети (< 10 М_⊕) передбачає, що в первинному складі планети відсутні легкі гази (водень та гелій). Після формування планета мігрувала до гарячішої «зони життя», або внаслідок розігріву центральної зорі «зона життя» змістилась у зовнішні регіони планетної системи.
• Досить велика маса планети передбачає, що планета має радіальну диференціацію шарів: ядро, мантія, крижаний шар, розвинена атмосфера.
• Надра планети гарячі з адіабатичним тепловим профілем.
• Розглядаються тільки планети в «зоні життя».
• Атмосфера планети розвинулась з первинної атмосфери планети внаслідок фотохімічних процесів, випаровування та дегазації надр, випаровування атмосфери. В атмосфері може бути сильний парниковий ефект.

Внутрішня будова

В результаті моделювання планети з масою в 6 М_⊕, що складається з 3 М_⊕ льоду, 2 М_⊕ силікатів і 1 М_⊕ металів утворилась планета з такою внутрішньою будовою:

• Загальний радіус планети становить 2 R_⊕ (радіуси Землі), або приблизно 12700 км. Прискорення вільного падіння на поверхні планети буде становити 1,54g, а тиск в центрі планети — 1600 ГПа. Середня густина становитиме 75% середньої густини Землі (близько 4 г/см³).
• Залізо-нікелеве ядро радіусом 0,69 R_⊕, або 4400 км, що становить 34,5% радіусу. У Землі радіус ядра становить 3550 км, тобто 0,55 R_⊕.
• Силікатна (нижня) мантія глибиною 3550 км, або 0,55 R_⊕, що становить 27,5% радіусу. У Землі глибина мантії становить 2900 км, або 0,45 R_⊕.
• Льодова (верхня) мантія глибиною 4800 км, що становить 38% радіусу планети. Льодова мантія складається з поліморфних модифікацій льоду, густина їх більше густини рідкої води, а тиск на такій глибині дозволяє воді існувати в твердому стані при температурах вище 0 °C. У Землі льодової мантії немає.
• Глобальний океан рідкої води. Глибина океану становить від 40 до > 100 км.

Океан

Глибина океану залежить від температури поверхні океану і від вибраного температурного профілю. При виборі температури поверхні в 280К (7 °C) та адіабатичного теплового профілю глибина океану буде становити 72 км, температура на дні 35 °C, а тиск 1,1 ГПа. При виборі температури поверхні в 303К (30 °C) або 273К (0 °C), глибина океану буде становити відповідно 133 та 60 км. При виборі ізотермічного профілю (температура океану стала по всій глибині), глибина океану буде становити 40, 45 та 65 км при температурі поверхні в 0 °C, 7 °C та 30 °C відповідно.

Див. також

• Водний гігант
• Глізе 581 c
• Зона, придатна для життя

Джерела

• A New Family of Planets ? «Ocean Planets»

Екзопланети