Планеты «железные» и «алмазные»
Планеты рождаются из газопылевых дисков молодых звезд, из тех же, что и звезды холодных туманностей, химический состав которых, как сейчас уже можно «видеть» средствами спектрометрии, всюду примерно одинаков. Как следствие, «каменистая» планета, формирующаяся во внутренней части диска, будет подобна Земле, Венере или Марсу – иметь железное ядро и состоящую преимущественно из кремнезема мантию. Но это не мешает появляться, а теперь и наблюдаться в Галактике и мирам необычным: «железным» и «алмазным» планетам.
...Причем в общем случае это одно и то же. Ибо и «алмазная» планета состоит не из алмаза, даже не из углерода, а из железа главным образом. Собственно, наличие алмазов в товарных количествах на телах данного класса необязательно. Тем не менее «алмазные» или «углеродные» миры – одни из самых необычных планет, даже если не иметь в виду странное название.
Насколько эти миры необычны, можно понять на примере обнаруженной в 3900 световых годах от Земли планеты J1719−1438 b. Массой это тело превосходит Юпитер (что, впрочем, является исключением – «алмазные» планеты необязательно велики), но диаметр имеет всего лишь вчетверо больший земного. Ускорение свободного падения на поверхности данного тела составляет 16g. Состоит же «алмазная» планета, как отмечалось выше, из железа и никеля, в недрах тела подвергшихся чудовищной степени сжатия, так что средняя плотность J1719−1438 b оказывается более высокой, чем у ртути.
При чем здесь алмазы, если планета железная? Это лишь одна из тайн, а у «алмазных» планет их много. Но предполагается, что поверх состоящей из жидкого железа мантии такие миры могут иметь кору с очень высоким содержанием углерода. А у поверхности углеродную по преимуществу. И там-то могут быть алмазы. Причем не в форме россыпей, в виде слоя коры. Но могут и не быть. Это неважно. Тут не в алмазах дело.
Еще одним примером сверхплотной планеты может служить объект Kepler-10 b, массой превосходящий Землю в 4,5 раза, а диаметром – в 1,4 раза. Плотность данной планеты составляет 8,8 г/см3, а сила тяжести на поверхности примерно вдвое больше земной.
...То есть об условиях на «железных» планетах сразу можно сказать, что ходить там тяжело. Сила тяжести растет пропорционально плотности. Но конкретно на Kepler-10 b ходить еще и негде. Находясь к своей – вполне солидной (0.83 солнечной массы) – звезде в 20 раз ближе Меркурия, планета покрыта океанами жидкого железа. Температура на поверхности – на постоянно обращенной к светилу стороне (вращение происходит в гравитационном захвате) – достигает 1800 градусов.
Скорее всего, Kepler-10 b является ядром гиганта, когда-то сравнимого с Сатурном. Но из-за близости к звезде за 12 млрд лет (да, это старая звезда) планета полностью выгорела. Нагреваемая светом атмосфера раздувалась и постепенно уносилась солнечным ветром, так что Kepler-10 b сначала потерял водород и гелий, а позже и все легкие элементы, до кремния включительно. Лишь тяжелые ядра железа и никеля не могли набрать скорость, достаточную для выхода из гравитационной ямы.
...Однако это лишь один из путей возникновения «железных» планет. Второй уже описывался в предыдущих публикациях. Планета сразу может родиться «полтергейстом» – после превращения звезды в сверхновую, а затем в пульсар – из выброшенного при взрыве вещества. Принцип здесь, как ни странно, тот же самый. Легкие элементы покидают окрестности звезды в виде плазмы, но немного самых тяжелых остается, образуя новый протопланетный диск.
В общем случае «железная» планета – это всего лишь мир, состоящий из железа в еще большей мере, чем Земля, железная примерно на половину. В каком-то смысле к данной категории тел может быть отнесен и Меркурий. Чем ближе к светилу окажется протопланетное кольцо, тем меньшей в нем будет доля легких элементов. На орбите Меркурия солнечный ветер сносил уже, подкармливая этим материалом формирующуюся Венеру, и пылинки кремнезема. Если же планета рождается еще ближе…
«Адские» планеты, сформировавшиеся на разумном удалении, но потом «провалившиеся» (при каких обстоятельствах такое может произойти, вопрос интересный, однако, отдельный) на орбиту очень низкую и буквально сгорающие в лучах звезды, наблюдаются нередко. Что, впрочем, объяснимо не их абсолютной распространенностью, а лишь простотой обнаружения такого рода экзопланет. И примером тут может служить «горячий юпитер»