Добавлено (26.06.2013, 18:11)
---------------------------------------------
Планеты земного типа с трудом теряют свою воду
http://oko-planet.su/science....du.html
…Что, бесспорно, хорошо с точки зрения их шансов на обитаемость

Процесс потери воды атмосферами планет всех типов — ключевой для понимания эволюции планет. В нашей системе он по меньшей мере трижды шёл разными путями: Земля не смогла быстро потерять воду (средний поверхностный слой в 2,5 км) и стала населённой. Венера лишилась воды (средний слой > 0,2 м) и, предположительно, не имеет жизни земного типа. Марс же, находясь в зоне обитаемости, воду в основном растерял (около 7–20 м, всё в полярных шапках), как и ту же обитаемость.

Что же определило столь разную судьбу планет земного типа в Солнечной системе? И как выяснить, по какому пути пошла та или иная экзопланета в иных звёздных системах?
С первого взгляда очевидно, что у всех четырёх планет земной группы нашей системы судьба воды на поверхности сложилась по-разному, ни разу не повторяясь. Насколько же разнообразной может быть ситуация в других звёздных системах! (Здесь и ниже иллюстрации Wikimedia Commons, R. Wordsworth, R. Pierrehumbert.)

Робин Водсворт (Robin Wordsworth) и Рэймонд Пьерхамберт (Raymond Pierrehumbert) из Чикагского университета (США) рассмотрели разные сценарии процесса потери воды планетами и пришли к довольно неоднозначным выводам. Оказалось, количество облаков в атмосфере относительно мало влияет на водопотерю: в диапазоне от 1 до 100% покрытия планеты облачностью скорость этого процесса при разных условиях менялась крайне слабо. Исследователи считают, что это хорошо, ибо прогнозировать облачность в реальных экзоатмосферах мы пока не можем, из-за слабого знания деталей физики процесса.

Зато другие факторы потери или сохранения гидросферы оказались весьма существенными. Так, при нулевом содержании в атмосфере азота потеря водяного пара в верхних слоях неизбежна при любой температуре поверхности. Дело в том, что именно азот препятствует перемешиванию разных слоёв воздушных масс, а в его отсутствие даже при нулевой концентрации углекислого газа (основного парникового элемента атмосферы) разложение водяного пара в верхних слоях на кислород и водород становится неизбежным и довольно быстрым. То есть Земля, полностью покрытая, скажем, льдами, но без азота, быстро начала бы терять воду, пребывающую в твёрдом виде: по расчётам, ультрафиолет Солнца стал бы разлагать молекулы воды прямо на поверхности льда, после чего такой мир купался бы в избытке кислорода, а водород свободно улетал бы в космос.

Однако такое развитие событий не слишком вероятно, подчёркивают учёные: азот входит в состав основной части атмосфер планетных тел, по крайней мере при их рождении. И здесь он играет необычную роль. Авторы утверждают, что из-за обеспечиваемого им перемешивания атмосферных слоёв возникает так называемая холодовая ловушка.

Чтобы звёздный ультрафиолет начал «раскалывать» воду на кислород и водород, водяной пар должен попасть сначала в стратосферу, где этот самый УФ есть. Но чтобы подняться туда не сконденсировавшимся, ему надо преодолеть холодные слои газовой оболочки, избежав конденсации и замерзания. Словом, если температура самого холодного слоя атмосферы ниже точки конденсации, скоростная потеря воды будет чрезвычайно затруднена: она просто не попадёт в стратосферу.

При этом даже над миром с большим содержанием углекислого газа, подчеркивают исследователи, всегда будет наличествовать слой газов с очень низкой температурой. И это действительно так: Венера, у которой газообразного углекислого газа несравнимо больше, чем на Земле, уже на высоте 125 км имеет в своей атмосфере слой с температурой в –175 ˚C, что существенно холоднее любого слоя на Земле. Более того, где-то с 60 км там повсеместный минус — при всё ещё значительном атмосферном давлении и сравнительно низком ультрафиолете. Из-за чего прямое попадание воды, будь она на сегодняшней Венере, в верхние слои её атмосферы, куда дотягивается солнечный ультрафиолет, было бы весьма затруднено.

Как же Венера всё-таки лишилась почти всей воды в таких условиях? Авторы до некоторой степени уходят от этого вопроса. Как они полагают, причиной могла стать и значительно бóльшая доза ультрафиолета (Венера получает его примерно вдвое больше Земли). С другой стороны, они ссылаются на некоторые работы, утверждающие, что Венера могла и вовсе не иметь жидкой воды в земных количествах; в лучшем случае среднее количество её воды не превышало трети от земного. И даже тогда существенная потеря воды была возможна лишь за счёт относительно сильного УФ-излучения молодого Солнца, к настоящему времени сильно ослабевшему в этой части спектра.

Более того, после существенного наращивания концентрации углекислого газа в моделируемой атмосфере, выяснилось, что он только сперва помогает планетам терять воду. После достижения определённой концентрации он, напротив, охлаждает атмосферу из-за сильного поглощения на длинах волн 1 500 и 4 300 нм. Помимо этого, он эффективно улавливает излучение, поэтому, даже если вода попадёт в верхние слои атмосферы, её молекулы будут в значительной степени защищены от фотолиза солнечными лучами, причём защищены тем самым углекислым газом, который считается главным врагом воды, провоцирующим её полную потерю.

В этой связи, отмечают авторы, даже при условиях, которые формально способствуют потере H2O, планеты, имеющие существенные (хотя бы земные) изначальные запасы воды, почти наверняка сохранят значительное её количество на протяжении своего жизненного цикла. Особенно это относится к планетам звёзд класса G, ультрафиолетовое излучение которых бывает сильным только в ранней молодости. Чуть хуже дела у экзопланет вокруг красных карликов, УФ-излучение которых убывает не так быстро. Однако и там существенная потеря воды угрожает только тем, у кого воды и так было мало. В остальных районах зоны обитаемости речь о полной потере воды по венерианскому сценарию не идёт.

Слева — Земля у Солнца. Справа — Земля у спокойного красного карлика (основная часть их популяции). Внизу — Земля у красного карлика со склонностью к вспышкам. Белыми крестиками показана ситуация с тяжёлой потерей воды. Легко видеть, что для Земли в первые пять миллиардов лет любые колебания содержания углекислого газа не приведут к столь трагическому исходу, а вот когда Солнце станет старше, этого сценария не избежать.

Особо отмечается, что даже в таких местах, где планета типа Земли могла расстаться с основной частью воды, «водные миры», полностью ею покрытые, даже за многие миллиарды лет не успеют потерять столько голубой жидкости, чтобы это поставило под угрозу их обитаемость.

Хотя авторы оптимистичны и считают, что потеря воды в первые миллиарды лет после образования планет не может угрожать появлению на них жизни, в других аспектах они настроены не столь радужно. В частности, те же звёзды G-класса (включая Солнце), которые безопасны для гидросфер своих планет на ранних стадиях, из-за резкого роста светимости через четыре-пять миллиардов лет жизни, напротив, нагревают их так, что потеря H2O пойдёт весьма резвыми темпами. И именно такая судьба ждёт Землю в ближайший миллиард лет.

Отчёт об исследовании принят к публикации в издании Astrophysical Journal.
Подготовлено по материалам arXiv.

Добавлено (26.06.2013, 18:43)
---------------------------------------------
Над всем «горячим Нептуном» безоблачное небо.
http://oko-planet.su/science....bo.html

Александр Березин
...И это внушает надежду на получение дополнительных сведений о месте его рождения.
Специалисты Национальной астрономической обсерватории Японии проанализировали некоторые параметры атмосферы нептуноподобной экзопланеты — GJ3470b, что в созвездии Рака. Сделано это впервые в истории наблюдений планет у далёких звезд. Астрономам деятельно помогал телескоп «Субару».
GJ3470b, отстоящая от нас на 100 световых лет, в 14 раз тяжелее Земли, но при этом вращается очень близко к своей звезде — красному карлику GJ 3470. Их разделяет всего 0,03557 ± 0,001 а. е. (в 28 раз меньше, чем Землю и Солнце), так что поверхность планеты нагрета до весьма высоких температур, а год там длится всего 3,3 земных дня.

Планета GJ3470b и её звезда GJ3470, в реальных пропорциях. (Здесь и ниже иллюстрации NAOJ.)
Для астрономов это проблема — планета должна быть явно нептуноподобной, а значит, состоит в основном из лёгких элементов с преобладанием водорода. Между тем подобные тела формируются за так называемой снеговой линией — расстоянием от светила, на котором становится достаточно холодно для существования ледяных частиц из замёрзших воды, аммиака и метана. В Солнечной системе это внушительные 5 а. е., и даже у относительно тусклого красного карлика это намного дальше нынешнего местоположения GJ3470b.

Благодаря близости светила и планеты удалось дать уточнённую оценку радиуса последней, оказавшегося в 4,3 раза больше земного. Это значит, что средняя плотность планеты весьма мала. А атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия, составляет от 5 до 20% от её веса — то есть, скорее всего, больше общей массы Земли. Это воистину монументальный образец газовой оболочки, ведь на нашей планете на атмосферу приходится всего 0,0001% всей массы.

К счастью, при наблюдениях выяснилось, что радиус гиганта в различных цветах (участках оптического диапазона) не меняется слишком сильно. И это хорошо, поскольку означает, что планету не покрывают толстые облака, которые не дадут исследовать атмосферу на всю её глубину.

Авторы работы полагают, что, используя в ближайшем будущем телескоп «Субару», благодаря отсутствию на гиганте облаков они смогут определить следы тех или иных газов в его атмосфере. Если удастся найти воду или метан, становящиеся льдом при низкой температуре, можно будет считать, что первоначально планета сформировалась всё-таки за снеговой линией, на удалении в несколько а. е., а затем что-то заставило её в сотню раз сократить расстояние до светила.

Радиус планеты в разных участках видимого диапазона оказался довольно близким, что указывает на отсутствие плотной облачности.
Напротив, если таких веществ в атмосфере нет, следует предположить, что планета возникла рядом со звездой, хотя в этом случае её огромная масса и мощная атмосфера из лёгких газов кажутся куда менее понятными...

Отчёт об исследовании опубликован в издании Astrophysical Journal.
Подготовлено по материалам Phys.Org

Добавлено (26.06.2013, 19:04)
---------------------------------------------
Пылевая ловушка» — место, где образуются планеты
http://oko-planet.su/science....ty.html

Журнал «Саенс» опубликовал материалы, подтверждающие, что астрофизики смогли впервые наблюдать вокруг молодой звезды так называемую пылевую ловушку. Работая с данными обсерватории ALMA, недавно построенной в Андах Чили, ученые обнаружили некую область с пылевыми сгустками в системе Oph-IRS 48.

Распределение пыли разного размера (оранжевая — микронная, зеленая — миллиметровая) в протопланетном диске звезды. © P. Pinilla/ESO
Для астрофизиков до недавнего времени оставался загадкой вопрос о происхождении крупных космических тел на околозвездных орбитах. Так, ученым известно большое количество планет, которые вращаются вокруг звезд, но объяснить феномен образования этих планет они не могли.
Были смоделированы процессы образования крупных объектов в газопылевом облаке, окружающем молодую звезду, которые наглядно продемонстрировали невозможность формирования крупных тел на околозвездной орбите. Пылевые сгустки не могут «вырасти» до нужных размеров из-за столкновений друг с другом. Другая причина заключается в том, что крупные пылевые образования «выпадают» из газопылевого диска под силой притяжения звезды.
Была выдвинута гипотеза о существовании «пылевых ловушек» в газопылевых дисках, на протяжении сотен и тысяч лет являющимися «колыбелью» для формирующихся планет. Но только сейчас, благодаря астрономическому проекту ALMA, астрономы смогли подтвердить гипотезу.
Источник: news.gismeteo.ru.