Американские учёные испарили Землю

Брюс Фигли (Bruce Fegley) и его коллеги из Национального научного фонда (NSF) и Гарвардского университета (Harvard University) создали компьютерную модель полного испарения Земли.

«Наша работа была направлена на моделирование атмосфер горячих суперземель, таких как CoRoT-7b. В последнее время астрономы ими особенно заинтересовались. Мы хотели бы предсказать, что именно стоит искать учёным, когда они хотят раскрыть природу новой планеты», — рассказывает Фигли в пресс-релизе на сайте WUSTL.

Обнаруженные на данный момент суперземли — это планеты за пределами Cолнечной системы (экзопланеты), которые более массивны, чем Земля, но при этом по размеру не крупнее Нептуна. Орбиты многих из них настолько близки к своим звёздам, что эти планеты не имеют атмосферы в привычном для нас понимании. Они окутаны испарившимися с поверхности твёрдыми веществами.

Высокотехнологичное оборудование для поиска планет позволяет астрономам не только обнаруживать новые экзопланеты, но и определять их среднюю плотность. Информация о средней плотности, а также теоретические модели дают учёным представление о химическом составе газовых гигантов. Однако в случае скалистых планет, таких как суперземли, для одной и той же средней плотности возможен различный набор составляющих.

Но учёным необходим однозначный ответ, поэтому они решили смоделировать процессы, происходящие с земной корой при нагревании до температур поверхности суперземель, которая составляет от 270 до 1700 °С. Для сравнения: Земля имеет среднюю температуру поверхности около 15ºС.

В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, команда исследователей представила две модели псевдо-Земли. В основу первой версии легла композиция, аналогичная по составу земной коре. Другая модель, называемая валовая силикатная Земля (bulk silicate Earth) или примитивная мантия (primitive mantle), учитывает состав Земли до формирования на ней континентальной коры.

«Давление паров расплавленных горных пород растёт с увеличением температуры точно так же, как растёт при нагревании давление паров воды, что приводит к кипению жидкости, — поясняет Фигли, — В конечном итоге это приводит к выбросу горных пород в атмосферу».

Известно, что бóльшая часть континентальной коры плавится при температуре 940 °С, а силикатный массив при 1730 °С.

Расчёты показали, что в атмосферах обоих моделей Земли в широком диапазоне температур будут доминировать пар (от испаряющейся воды и гидратированных минералов) и углекислый газ (испарение карбонатных пород).

Основное различие между моделями заключается в том, что в случае валовой силикатной Земли при температурах ниже 730 °С в атмосфере содержатся метан и аммиак.

Это очень интересно, поскольку именно эти газы образуют в конечном итоге аминокислоты, что продемонстрировано в классическом эксперименте о происхождении жизни Миллера-Юри.

При температуре свыше 730 °С в атмосфере появляется диоксид серы. Монооксид кремния, наиболее характерный для раскалённых горных пород, появляется в атмосфере при температуре 1430 °С и выше.

Фигли признает, что континентальная кора Земли не является идеальным объектом для проведения аналогий с безжизненными раскалёнными планетами, поскольку наличие жизни за прошедшие четыре миллиарда лет внесло свои коррективы в виде окислительных процессов и образования каменного угля, нефти и природного газа. Но именно Земля является единственной хорошо изученной человеком планетой во Вселенной.

Учёные не стали останавливаться на достигнутом и выпарили не только земную мантию, но и всю Землю целиком. Стоит отметить, что научной ценности в этом процессе было немного, но, по словам Фигли, зрелище получилось впечатляющим: «Вы только представьте себе огромный шар раскалённого газа, плюющийся каплями жидкого железа и расплавленных пород».

Однако, специалисты склонны считать, что суперземли испаряются только частично и такая апокалиптическая ситуация подойдёт скорее для фильма-катастрофы, но не для научного отчёта, заключает Фигли.

Вести.Ру