Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Художественная концепция углеродной планеты. Поверхность темная и красноватая от залежей углеводородов.

Углерода планета является теоретической тип планеты , который содержит больше углерода , чем кислорода . [1] Углерод является четвертым по содержанию элементом во Вселенной по массе после водорода , гелия и кислорода .

Марк Кучнер и Сара Сигер ввели термин «углеродная планета» в 2005 году и исследовали такие планеты после предположения Катарины Лоддерс, что Юпитер образовался из богатого углеродом ядра. [2] Предшествующие исследования планет с высоким отношением углерод-кислород , включают Фегли & Камерон 1987. [3] Углеродистые планеты могли образоваться , если протопланетные диски являются углерод -богатой и кислорода Бедные. Они будут развиваться иначе, чем Земля , Марс и Венера., которые состоят в основном из кремний-кислородных соединений. Различные планетные системы имеют разные отношения углерода к кислороду, при этом планеты земной группы Солнечной системы ближе к «кислородным планетам» с молярным отношением C / O 0,55. [4] В 2020 году обзор 249 близлежащих солнечных аналоговых звезд показал, что 12% звезд имеют отношение C / O выше 0,65, что делает их кандидатами в богатые углеродом планетные системы. [5] экзопланеты 55 Рака е , находящийся на орбите хост - звезда с молярным отношением C / O 0,78, [6] является возможным примером углерода планеты.

Определение [ править ]

Такая планета, вероятно, будет иметь ядро, богатое железом или сталью, как известные планеты земной группы . Вокруг него будут расплавленный карбид кремния и карбид титана . Сверху - слой углерода в виде графита , возможно, с алмазным субстратом толщиной в несколько километров, если будет достаточное давление. Во время извержений вулканов возможно, что алмазы из недр могут подняться на поверхность, что приведет к образованию гор алмазов и карбидов кремния. Поверхность может содержать замороженные или жидкие углеводороды (например, гудрон и метан ) иокись углерода . [7] цикл погоды теоретически возможен на углеродном планете с атмосферой, при условии , что средняя температура поверхности ниже 77 ° C.

Однако углеродные планеты, вероятно, будут лишены воды , которая не может образоваться, потому что любой кислород, доставляемый кометами или астероидами, будет реагировать с углеродом на поверхности. Атмосфера на относительно холодной углеродной планете будет состоять в основном из углекислого газа или окиси углерода со значительным количеством углеродного смога . [8]

Состав [ править ]

Сравнение размеров планет разного состава [9]

Углеродные планеты, по прогнозам, будут иметь диаметр, аналогичный диаметру силикатных и водных планет той же массы, что потенциально затрудняет их различение. [10] Эквиваленты геологических объектов на Земле также могут присутствовать, но с другим составом. Например, реки могут состоять из масел. Если температура достаточно низкая (ниже 350 К), газы могут фотохимически синтезироваться в длинноцепочечные углеводороды, которые могут выпадать на поверхность.

В 2011 году НАСА отменило миссию под названием TPF , которая должна была стать обсерваторией, намного большей, чем космический телескоп Хаббла , который мог бы обнаруживать такие планеты. В спектрах углеродных планет не будет воды, но они покажут присутствие углеродистых веществ, таких как монооксид углерода.

Возможные кандидаты [ править ]

Пульсара PSR +1257 + 12 может иметь углерода планеты , которые формируются из разрушения углеродной продуцирующих звезды . Углеродные планеты также могут быть расположены недалеко от центра Галактики или шаровых скоплений, вращающихся вокруг галактики, где у звезд более высокое соотношение углерода и кислорода, чем у Солнца. Когда старые звезды умирают, они выбрасывают большое количество углерода. По прошествии времени, и все больше и больше поколений звезд заканчиваются, концентрация углерода и углеродных планет будет увеличиваться. [11]

В октябре 2012 года было объявлено, что 55 Cancri e доказали свою принадлежность к углеродной планете. Его масса в восемь раз больше массы Земли и в два раза больше радиуса. Исследования показывают, что планета с температурой 2150 ° C (3900 ° F) «покрыта графитом и алмазом, а не водой и гранитом». Он обращается вокруг звезды 55 Cancri каждые 18 часов. [12]

Другие богатые углеродом объекты [ править ]

В августе 2011 года Мэтью Бейлс и его группа экспертов из Технологического университета Суинберна в Австралии сообщили, что у миллисекундного пульсара PSR J1719-1438 может быть двойная звезда-компаньон, которая была раздроблена на гораздо меньшую планету, состоящую в основном из твердого алмаза. Они пришли к выводу, что небольшая планета-компаньон должна вращаться вокруг пульсара и вызывать заметное гравитационное притяжение. Дальнейшее исследование показало, что, хотя планета относительно невелика (диаметр 60 000 км, или в пять раз больше Земли), ее масса немного больше, чем у Юпитера. Высокая плотность планеты дала команде ключ к разгадке ее вероятного состава из углерода и кислорода и предположила кристаллическую форму элементов. [13]Однако предполагается, что эта «планета» является останками испарившегося белого карлика- компаньона, являясь лишь остатком внутреннего ядра. Согласно некоторым определениям планеты, это не подходит, потому что она сформировалась как звезда. [14]

Коричневые карлики [ править ]

Планеты вокруг коричневых карликов , вероятно, будут обедненными водой углеродными планетами. [15]

См. Также [ править ]

  • Внеземные алмазы
  • Планета гелий , еще одна форма белого карлика с потерей массы, становится планетой
  • Железная планета
  • Планета океана
  • WASP-12b

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кучнер, Марк Дж . ; Сигер, С. (2005). «Внесолнечные углеродные планеты». arXiv : astro-ph / 0504214 .
  2. ^ Лоддерс, Катарина (2004). "Юпитер образован больше смолой, чем теплом" (PDF) . Астрофизический журнал . 611 (1): 587–597. Bibcode : 2004ApJ ... 611..587L . DOI : 10.1086 / 421970 .
  3. ^ Фегли, Брюс, младший; Кэмерон, AGW (апрель 1987 г.). «Модель испарения для фракционирования железа / силиката на протопланете Меркурий» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 82 (3–4): 207–222. Bibcode : 1987E & PSL..82..207F . CiteSeerX 10.1.1.667.7941 . DOI : 10.1016 / 0012-821X (87) 90196-8 .  
  4. ^ PE Nissen, Отношение углерода к кислороду в звездах с планетами
  5. ^ Stonkutė, E .; Черный, Ю .; Таутвайшене, Г .; Драздаускас, А .; Минкявичюте, Р .; Mikolaitis, Š .; Kjeldsen, H .; Essen, C. von; Pakštienė, E .; Багдонас, В. (2020). «Спектроскопическое исследование карликовых звезд северного неба с высоким разрешением: содержание лития, углерода и кислорода». Астрономический журнал . 159 (3): 90. arXiv : 2002.05555 . Bibcode : 2020AJ .... 159 ... 90S . DOI : 10,3847 / 1538-3881 / ab6a19 .
  6. ^ Теске, Йоханна К .; Кунья, Катя; Schuler, Simon C .; Гриффит, Кейтлин А .; Смит, Верн В. (2013). "Изобилие углерода и кислорода в холодных богатых металлами хозяевах экзопланет: тематическое исследование отношения C / O 55 Cancri". Астрофизический журнал . 778 (2): 132. arXiv : 1309.6032 . Bibcode : 2013ApJ ... 778..132T . DOI : 10,1088 / 0004-637X / 778/2/132 .
  7. ^ Мюссер, Джордж. «Планеты, похожие на Землю, могут быть сделаны из углерода» . Scientific American . Проверено 3 января 2013 года .
  8. ^ "Kohlenstoffplaneten", SPACE Magazin, апрель 2014 г. (стр. 35, на немецком языке)
  9. ^ Naeye, Боб (24 сентября 2007). «Ученые моделируют изобилие планет размером с Землю» . Центр космических полетов Годдарда .
  10. ^ Сигер, Сара ; Кучнер, Марк ; Иер-Мажумдер, Екатерина; Милитцер, Буркхард (2007). «Соотношение массы и радиуса твердых экзопланет». Астрофизический журнал . 669 (2): 1279. arXiv : 0707.2895 . Bibcode : 2007ApJ ... 669.1279S . DOI : 10,1086 / 521346 .
  11. ^ "Углеродные планеты - космическое искусство и астрономические иллюстрации" . Novacelestia.com . Проверено 3 января 2013 года .
  12. ^ Уикхэм, Крис (15 октября 2012 г.). "Бриллиант больше Земли?" . Рейтер . Проверено 3 января 2013 года .
  13. ^ "Твердая алмазная планета найдена" . Австралийский Географический . 26 августа 2011 года Архивировано из оригинала 6 октября 2011 года.
  14. ^ Lemonick, Майкл (26 августа 2011). «Ученые открывают алмаз размером с планету» . Журнал Time .
  15. ^ Паскуччи, Илария; Герцег, Грег; Карр, Джон С .; Брудерер, Саймон (декабрь 2013 г.). «Атомный и молекулярный состав дисков вокруг очень маломассивных звезд и коричневых карликов» (PDF) . Астрофизический журнал . 779 (2): 178. arXiv : 1311.1228 . Bibcode : 2013ApJ ... 779..178P . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 779/2/178 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0017-AAEA-0 .
  • Тан, Кер (7 июня 2006 г.). «Звездные планеты могут иметь горы алмазов» . Space.com .