Мир экзопланет: что для космоса «норма»?
В предыдущих выпусках журнала рассказывалось об экзопланетах, оказавшихся не планетами, и о самых «странных» экзопланетах. Но странности появляются только там, где уже установлена «норма». В бездне неизвестного «странным» нельзя считать ничто. В настоящий момент, однако, уже можно говорить о планетах необычных, поскольку, как выглядят «обычные», установлено. Помимо изучения Солнечной системы этому способствовало появление в последние годы возможности наблюдать и экзосистемы в момент их формирования.
Откуда берутся планеты
Из учебника астрономии давно уже можно было узнать, что на заключительном этапе формирования молодую звезду окружает остаточный газопылевой диск. Некогда речь шла лишь о предсказании теории, но теперь можно видеть: окружает. Это сплющенная центробежной силой в экваториальной плоскости звезды масса газа, по которой бежит спиральная волна. Почему? По той же причине, по которой воронка окружает сток в ванной. Остатки материи туманности сливаются в «сток» – в продолжающую расти звезду. Частицы падают к центру, поскольку тормозятся. Взаимодействуя друг с другом, они нагреваются и рассеивают энергию тепловым излучением. Что не позволяет каждой из пылинок и отдельных молекул выйти на устойчивую круговую орбиту.
Однако с падением плотности, когда часть вещества уже упала на формирующуюся звезду, а часть вошла с состав формирующихся первичных тел, столкновения частиц становятся реже, спиральные орбиты сменяются круговыми, и витки спирали замыкаются, и диск распадается на отдельные – протопланетные – кольца.
К моменту образования колец состав вещества диска уже отличается от состава протозвездной туманности. Естественным образом смесь обедняется легкими газами: отношение водорода и гелия ко всему остальному снижается примерно на порядок. До звезды достаточно далеко, температура растет, и вероятность того, что скорость молекулы водорода окажется выше второй космической, очень велика. В самом же диске происходит слипание минеральных пылинок в зерна первичного твердого вещества – хондры. Которые, в свою очередь, становятся центрами намерзания газов.
И кстати о хондритах – конгломератах хондр. Это первичное твердое вещество Солнечной системы, значительная масса которого, благодаря тому что в пятом по счету кольце планете сформироваться не было суждено, сохранилось до нашего времени и доступно для изучения. Более того, за хондритами даже не нужно летать в космос: планетологи получают их буквально с доставкой на дом.
Как, например, это произошло в 2013 году под Челябинском. Взрыв над озером Чебаркуль позволил, кстати, дать ответ на давно волнующий человечество вопрос о природе «Тунгусского дива». И не только на данный вопрос. Мощнейшие и необъяснимые воздушные взрывы наблюдались в прошлом веке над Амазонией, южной Атлантикой и Тихим океаном. Последние два из них пришлись на времена холодной войны и вызвали нездоровое оживление в ракетных частях стратегического назначения. Ибо великие державы заподозрили в причастности к произошедшему не инопланетян, и даже не Николу Теслу, а друг друга.
...Взорвался же во всех случаях хондрит. Данный минерал образуется в упомянутых выше протопланетных кольцах по мере уплотнения вещества. Пылинки, по сути, – «снег», образовавшийся при остывании и замерзании пара, но не водяного, а металлического и силикатного, еще в туманностях начинают сталкиваться и слипаться – соединяться вакуумной сваркой в космический песок – микрометеориты диаметром в доли миллиметра. Позже, уже после образования протозвезды и превращения остатков коллапсирующей туманности в протопланетный диск, из песка – хондр – образуются более крупные тела. И процесс этот протекает быстро, поскольку к жестким излучениям галактического ядра на этом этапе добавилось, ускоряя сварку, и излучение молодой звезды. Так в Солнечной системе появились первичные тела – планетезимали.
Хондриты бывают разными, в том числе и очень интересными по химическому составу – углистыми, содержащими сложные углеводородные соединения, вплоть до аминокислот и сахаров, поглощенных из туманности. Типичные, «фаэтонские» хондриты, – это тяжелые (из-за высокого содержания железа), но пористые и хрупкие камни, на 15–20% состоящие из воды и газов. В основном это связанная вода, молекулы которой застряли в веществе хондр. Хотя часть летучих веществ содержится также в полостях и микротрещинах пористой породы. Вода эта может происходить из протосолнечной туманности, но в значительной мере синтезировалась уже внутри хондрита, в результате реакций между солнечным ветром – водородом – и кислородом из состава минеральных соединений.