Когда речь идет о планетах, обычно люди представляют огромные каменистые и скалистые миры. Но есть и газовые гиганты, которые состоят в основном из водорода и гелия. Они не похожи на обычные каменистые планеты — разве что небольшим каменным ядром. «Хайтек» рассказывает о самых известных газовых планетах и возможно ли на них появление жизни.
Впервые словосочетание «газовый гигант» для обозначения большой планеты использовалось в 1952 году в научно-фантастическом произведении автора Джеймса Блиша. В то время, когда он писал свой роман, за пределами нашей Солнечной системы еще не было обнаружено ни одной планеты — газовой или обычной. Но о наших соседях уже было известно.
Юпитер — самая большая планета в нашей Солнечной системе. Ее радиус почти в 11 раз превышает размер Земли. Планета в основном состоит из водорода и гелия, окружающих плотное ядро из камней и льда. Большая часть его объема состоит из жидкого металлического водорода, который создает мощное магнитное поле. Юпитер виден невооруженным глазом и у него несколько десятков спутников. Атмосфера планеты состоит в основном из водорода, гелия, аммиака и метана.
Сатурн примерно в девять раз больше радиуса Земли и характеризуется большими кольцами; как они образовались неизвестно. У него открыто и подтверждено несколько десятков спутников. Как и Юпитер, Сатурн, в основном, состоит из водорода и гелия, которые окружают плотное ядро. Его атмосфера похожа на атмосферу Юпитера.
Уран называют самой странной планетой Солнечной системы, а его радиус примерно в четыре раза больше земного. Это первый газовый гигант, обнаруженный с помощью телескопа (Юпитер и Сатурн наблюдались невооруженным глазом с древних времен). Уран — единственная планета, наклоненная на бок. У нее десятки спутников, а атмосфера состоит из водорода, гелия и метана.
Нептун похож на Уран своими размерами — его радиус в 4 раза больше земного. Как и у Урана, его атмосфера в основном состоит из водорода, гелия и метана. У планеты есть более дюжины подтвержденных спутников. Он отличается сверхвысокой скоростью ветра. Ученые также надеются организовать миссию для посещения Урана и Нептуна через несколько десятилетий.
Полно юпитеров
На протяжении большей части истории человечества понимание того, как формируются и развиваются планеты, основывалось на восьми (или девяти) объектах в нашей Солнечной системе. Но за последние 25 лет все изменило открытие более 4 000 экзопланет, или планет за пределами нашей Солнечной системы.
Газовые гиганты, расположенные ближе к своим звездам, чем Сатурн и даже Земля, часто называют горячими юпитерами. Они интересны тем, что вращаются так близко к своим звездам, что температура их поверхности превышает несколько тысяч градусов по Цельсию.
Одна из известных планет такого типа — WASP-76b. Она находится на расстоянии 640 световых лет от Земли и всегда обращена одной стороной к своей звезде. Это значит, что на одной ее стороне вечный день, а на другой — постоянно ночь. При этом день очень жаркий. На ночной стороне этой экзопланеты средняя температура составляет около 1 300 °C, а на дневной — все 2 400 °C. На ней постоянно идут дожди из железа.
Также недавно ученые нашли планету NGTS-15b, по размеру она очень похожа на Юпитер в Солнечной системе, но его масса на 25% меньше. Еще одно отличие: эта планета очень близко вращается к Солнцу. Из-за этого ее эффективная температура составляет 5 600 Кельвинов (5 327 °C). Она находится на расстоянии около 2 600 световых лет от Земли.
Как появились газовые гиганты?
Астрономы считают, что газовые гиганты сначала сформировались как скалистые и ледяные планеты. Однако размер ядер (особенно у Юпитера и Сатурна) позволил им захватить водород и гелий из газового облака, в котором конденсировалось Солнце. Это произошло еще до того, как наша звезда окончательно сформировалась и унесла с собой большую часть газа.
Поскольку Уран и Нептун меньше, а их орбиты гораздо больше, им было труднее собирать водород и гелий так же эффективно, как Юпитеру и Сатурну. Это, вероятно, и объясняет, почему они меньше. В процентном отношении их атмосфера сильнее «загрязнена» более сложными химическими соединениями, такими как метан и аммиак.
Есть ли там жизнь?
Газовые гиганты вряд ли могут содержать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Эти «невозможные» планеты представляют собой огромные шары из летучих соединений без существенной поверхности. Тем более ее не найти на раскаленных экзопланетах. Тем не менее, есть возможность найти микробную жизнь на различных ледяных спутниках газовых гигантов в Солнечной системе. Поэтому ученые активно изучают их.
Недавно они развернули в Антарктиде целую сеть сейсмометров. Цель — проверить способность приборов работать на ледяных лунах Солнечной системы. Также в 2022 году Европейское космическое агентство планировало 2022 году запустить миссию Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Она изучит три спутника Юпитера — Ганимед, Каллисто и Европу — чтобы понять, есть ли там условия для жизни. А недавно запустили сборку зонда Europa Clipper: он будет искать жизнь на Европе, спутнике Юпитера. Сейчас это основной кандидат на существование внеземной жизни.
Читать далее
Ученые нашли самых здоровых людей на Земле: все дело в уникальном образе жизни
Физики воссоздали способности Т-1000 из «Терминатора-2» в лаборатории