Загадки космоса. Планеты и экзопланеты

Первая мысль, которая может возникнуть, – Янсен является чем-то средним между планетой земного типа и газовым гигантом – этакое потерянное переходное звено. Универсальным методом подбора можно получить приемлемые значения радиуса твердого ядра планеты и атмосферы, чтобы итоговое значение плотности планеты соответствовало наблюдениям. Это могло бы спасти ситуацию, если бы не радиус орбиты Янсена. При такой близкой орбите излучение звезды испарило бы атмосферу в считанные миллионы лет.

Как же разгадать эту головоломку? Обратим наше внимание на родительскую звезду Янсена – 55 Рака A. Может быть, она подскажет нам правильный ответ? Ведь звезды и их планеты изначально формируются из одного газопылевого облака, а значит, они должны иметь сходный состав. Хотя бо́льшая часть выброшенного при взрыве сверхновой вещества является водородом и гелием, в газовом облаке присутствуют более тяжелые элементы (астрофизики называют их металлами). Затем, когда из этого вещества образуется новая звезда, концентрация металлов в ней повышена по сравнению со звездой предыдущего поколения.

Спектр 55 Рака говорит о повышенной концентрации углерода в ее составе (такой состав свойственен звездам четвертого поколения). Поэтому следует ожидать, что в составе планет, которые вращаются вокруг звезды, углерод тоже в избытке. На рисунке 14 точка, изображающая Янсен, весьма кстати лежит очень близко к углеродной кривой b. Получается, что модель углеродной планеты лучше всего подходит, чтобы объяснить наблюдаемые массу и радиус Янсена? Что говорят нам о ее пейзажах законы физики, химии, геологии? Я приглашаю вас в путешествие по этому миру!

Представьте себе бескрайнюю черную пустыню. Вдали видны черные зубы гор, под тонкой корой гигантской планеты бурлит магма, в небе висит огромное испепеляющее солнце. Черный песок пустыни – графит, одна из форм углерода, – моментально пачкает скафандр первого человека на этой планете – ваш. Температура на поверхности немногим уступает температуре в плавильной печи. Надеюсь, у вашего скафандра хорошая теплозащита. Янсен – это старая и очень массивная планета, она медленно остывала миллиарды лет, но до сих пор не остыла. В ее недрах течет не встречающийся на Земле расплавленный углерод. Очень вязкий, он медленно перемещает литосферные плиты, сталкивает их, а затем разводит. На Янсене медленно – намного медленнее, чем на Земле, – растут горы, хребты и цепи вулканов, извергающих в воздух кристаллизующиеся на лету алмазы. Возможно, вы уже успели заметить равнины, покрытые алмазами, когда пролетали на своем космическом корабле вокруг планеты[49].

Магнитное поле всегда возникает там, где есть движение проводящей среды. У геологически активной планеты, у которой есть железное ядро и под корой которой течет расплавленная магма, не может не возникнуть магнитное поле. Наличие магнитного поля – один из факторов, сделавших нашу планету пригодной для жизни: оно защищает нас от мощного солнечного ветра.

Предположим, что у Янсена есть и ядро, и жидкая магма. А значит, имеется и магнитное поле. Давайте пофантазируем, к каким последствиям может привести наличие сильного планетарного магнитного поля у Янсена. Оно выполняет две функции. Во-первых, сдерживает напор солнечного ветра, направляя потоки заряженных частиц вдоль силовых линий к полюсам планеты. Так возникают невероятные по красоте и интенсивности полярные сияния. (Я использую слово «полярные» только для того, чтобы обозначить само явление – на Янсене эти сияния совсем не полярные. Поток звездного ветра так силен, что полярные сияния полыхают в атмосфере по всей планете, даже рядом с экватором – вы могли бы читать там эту книгу при естественном свете и ночью.) Во-вторых, магнитное поле поддерживает целостность атмосферы Янсена. В любой атмосфере есть как нейтральные атомы, так и обладающие зарядом ионы. Нейтральные атомы могут вырваться из оков земного притяжения и улететь в открытый космос только в том случае, если в результате столкновения с другими частицами они случайно приобретут вторую космическую скорость. С ионами ситуация иная. Магнитное поле не оказывает никакого влияния на нейтральные частицы, но взаимодействует с заряженными: оно препятствует убеганию заряженных частиц из атмосферы.

В 2016 году в журнале Nature вышла статья⁸¹, в которой сообщалось о новых наблюдениях 55 Рака е, но уже в инфракрасном диапазоне. Астрономы с помощью телескопа «Спитцер» впервые в истории смогли получить температурный профиль экзопланеты. Наблюдения проводились в общей сложности 80 ч., и за это время на 55 Рака е прошло больше четырех лет.