Мнозинство планети в Млечния път може да са без твърдо ядро

Проучване преобръща представата за вътрешната структура на много екзопланети

Нов анализ от астрофизици, публикуван като препринт в arXiv и в The Astrophysical Journal, поставя под въпрос класическата представа, че повечето планети имат ясно оформено метално ядро и камениста мантия. Според авторите, голяма част от така наречените под-Нептуни — планети с размер между Земята и Нептун — може да имат хомогенни, разтопени вътрешности вместо отделено твърдо сърце.

Какво откриха учените

Изследователите моделираха поведението на водорода, желязото и силикатните минерали при екстремни температури и налягания, характерни за недрата на под-Нептуните. Оказва се, че при температури над ~3700 °C взаимодействието между водород и разтопена скала се променя рязко: те вече не се отделят в слоеве, а се смесват в една гореща, плътна и кипяща течност, която запълва планетата почти до центъра ѝ.

Критично съотношение: ролята на водорода

Ключовият параметър е относителното количество водород в масата на планетата. Ако водородът е под ~1% от масата, той има склонност да се утаява и да създава по-познато, твърдо ядро. При по-голям дял обаче вътрешната структура претърпява качествена промяна — вместо отделни геоложки пластове се формира единен разтопен „бульон“. Това обяснява защо много под-Нептуни не изглеждат като просто увеличени версии на Земята.

Обяснение за радиалната празнина в наблюденията

Моделът съвпада с наблюдението на т.нар. „радиална празнина“: дефицит на планети с междинни размери, регистриран от телескопите Kepler и James Webb. Ако младите под-Нептуни концентрират големи количества водород в смесените си недра и постепенно го отделят обратно в атмосферата при охлаждане, те остават с по-голям радиус за по-дълго време — което обяснява статистическата липса на планети с определени размери и орбитални характеристики.

Ограничения и предпазливост

• Тези изводи разчитат предимно на сложни теоретични симулации; лабораторни възпроизвеждания на такива екстремни температури и налягания засега са невъзможни.
• Незавършените знания за вътрешното задържане на топлина в екзопланетите означават, че малки отклонения във входните параметри могат значително да променят резултатите.
• Проучването дава по-скоро статистична картина на популацията от планети, отколкото точни описания на всяка отделна светлина.

Заключение

Ако новата хипотеза бъде потвърдена чрез бъдещи транзитни наблюдения и данни от James Webb и други инструменти, представата ни за типичната вътрешна архитектура на планетите ще се промени драстично. Земният модел с ясно разграничени геоложки слоеве и метално ядро може да се окаже по-скоро изключение, отколкото норма — Вселената може да бъде населена с множество безядрени, течни светове, коренно различни от нашия дом.