Что такое «планеты земной группы»?

Изучая нашу Солнечную систему многие века, астрономы также узнали многое и о типах планет, существующих в нашей Вселенной. Благодаря открытию экзопланет, это знание существенно расширилось: многие из этих планет похожи на ту, которую мы зовем своим домом. Правда, «похожи» не означает точную идентичность: из множества обнаруженных планет сотни считаются газовыми гигантами, и сотни — «землеподобными». Также они известны как планеты земной группы, и это определение многое говорит о планете.

Что такое планета земной группы? Также известные как твердотельные планеты, это небесные тела, состоящие преимущественно из силикатных пород и металлов и обладающие твердой поверхностью. Это отличает их от газовых гигантов, которые состоят преимущественно из газов вроде водорода и гелия, воды и тяжелых элементов в разных состояниях.

Планеты земной группы схожи по строению и составу с планетой Земля.

Состав и характеристики

Все планеты земной группы обладают примерно одной и той же структурой: центральное металлическое ядро, состоящее по большей части из железа, окруженной силикатной мантией. Такие планеты обладают похожими особенностями поверхности, среди которых каньоны, кратеры, горы, вулканы и другие структуры, зависимые от присутствия воды и тектонической активности.

Планеты земной группы также обладают вторичными атмосферами, которые создаются в процессе вулканической активности или падения комет. Это также отличает их от газовых гигантов, у которых планетарная атмосфера является первичной и захваченной непосредственно из оригинальной солнечной туманности.

Планеты земной группы также известны тем, что у них мало лун или нет вообще. У Венеры и Меркурия нет спутников, у Земли только один. У Марса два — Фобос и Деймос — но они больше похожи на крупные астероиды, нежели на реальные спутники. В отличие от газовых гигантов, планеты земной группы также не имеют системы планетарных колец.

Планеты земной группы в Солнечной системе

Все планеты, обнаруженные во внутренней Солнечной системе — Меркурий, Венера, Земля и Марс — яркие представители земной группы. Все они состоят по большей части из силикатных пород и металла, которые распределены между плотным металлическим ядром и силикатной мантией. Луна похожа на эти планеты, но ее железное ядро намного меньше.

Ио и Европа — тоже спутники, которые похожи по структуре на планеты земной группы. Моделирование состава Ио показало, что мантия спутника состоит почти полностью из силикатных пород и железа и окружает ядро из железа и сульфида железа. Европа, с другой стороны, обладает железным ядром, которое окружено внешним слоем воды.

Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.

Экзопланеты земной группы

Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы — во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).

Примеры экзопланет земной группы включают Gliese 876 d, планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.

Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах «зоны Златовласки» звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.

Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b — планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, — была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.

С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.

Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты — это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.

Железные планеты — это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.

Планеты без ядра — еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра — это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов — астероидов.

Наконец, есть углеродные планеты (так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.

До недавнего времени все, что ученые знали о планетах — включая их образование и наличие разных типов, — выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.

С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.

Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?