Астрономия — наука об экзотических объектах, но при этом астрономы больше всего хотят открыть что-то знакомое: планету, похожую на Землю. Космический аппарат «Кеплер», запущенный в марте 2009 г., — наилучший прибор для поиска планет типа Земли вблизи солнцеподобных звезд, а не только планет-гигантов, которые до сих пор обнаруживали охотники за экзопланетами. Многие ожидают, что 2011 г. станет годом экзопланет земного типа. И можно только гадать, какими они окажутся.
В последнее время некоторые теоретики рассуждают, что экзопланеты, близкие по массе к Земле, могут быть огромными водными каплями, азотными шарами или глыбами железа. Назовите свой любимый химический элемент или соединение, и окажется, что кто-то уже придумал планету из него. Спектр возможностей в основном зависит от соотношения углерода и кислорода. После водорода и гелия это самые распространенные элементы во Вселенной, и в зарождающейся планетной системе они объединяются в окись углерода. В конце концов, тот элемент, которого немного больше, определяет химические процессы на планете.
В нашей Солнечной системе доминирует кислород. Мы обычно думаем, что на нашей планете основной элемент — углерод, основа жизни, но на самом деле его мало. Планеты земного типа состоят из силикатных минералов, богатых кислородом. Внешние области Солнечной системы изобилуют другим соединением кислорода — водой.
Новое исследование детально показывает причину нехватки углерода. Джейд Бонд (Jade Bond) из Аризонского университета и Института планетологии, Данте Лауретта (Dante Lauretta) из Аризонского университета и Дэвид О’Брайен (David O`Brien) из Института планетологии смоделировали распределение химических элементов в процессе формирования планетной системы. Оказалось, что в протопланетном диске углерод остается в газообразном состоянии и постепенно из него выдувается; так что юная Земля оказалась полностью лишенной этого элемента. Тот углерод, из которого состоит наше тело, мог быть занесен на Землю позже астероидами и кометами, которые формировались в условиях, позволявших им захватывать этот элемент.
В 2005г. Марк Кухнер (Marc Kuchner) из Принстонского университета и Сара Сигер (Sara Seager) из Института Карнеги в Вашингтоне показали, что если бы баланс между кислородом и углеродом склонился в другую сторону, Земля была бы совершенно иной. Она состояла бы не из силикатов, а из соединений углерода, таких как карбид кремния и чистый углерод. Земная кора была бы в основном из графита, а на глубине нескольких километров под высоким давлением сформировалась бы жесткая оболочка из алмаза и других кристаллов. Вместо водяного льда на планете был бы лед из окиси углерода или метана, а вместо водяных океанов — океаны смолы.
В Галактике может быть много таких планет. Ссылаясь на обзоры наблюдений, Бонд утверждает, что у типичной звезды с планетами отношение углерода к кислороду выше, чем у Солнца. А рассчитанные их группой модели показали, что в наиболее богатых углеродом системах формируются углеродные планеты. «Состав некоторых из этих систем сильно отличается от солнечного, — замечает Бонд, — поэтому там формируются землеподобные планеты с очень разнообразным составом».
Правда, другие обзоры показывают, что Солнце — типичная звезда своего класса. Решить эту проблему должен помочь «Кеплер», поскольку даже при ограниченном объеме собираемой им информации о планетах по их массам и радиусам можно будет судить об их основном составе.
Углеродные землеподобные планеты могут предпочитать причудливые места, например окрестности белых карликов и нейтронных звезд. В областях Галактики, богатых тяжелыми элементами, таких как галактический центр, повышено отношение углерода к кислороду. Со временем производство звездами тяжелых элементов сдвигает это соотношение в пользу углерода.
Эти и другие астрономические открытия меняют наши представления об обычном и необычном. Галактика в основном состоит из темной материи; большинство звезд намного тусклее и краснее нашего Солнца; а теперь оказывается, что и другие планеты земного типа не особенно похожи на нашу Землю. Ну а уж если что-то действительно отклоняется от нормы и заслуживает названия «экзотический», так это мы сами.
