Углеродная планета - Википедия - Carbon planet

Художественная концепция углеродной планеты. Поверхность темная и красноватая от залежей углеводородов.

А углеродная планета это теоретический тип планеты, который содержит больше углерод чем кислород.[1] Углерод - это четвертый по распространенности элемент во Вселенной по массе после водород, гелий, и кислород.

Марк Кучнер и Сара Сигер ввел термин «углеродная планета» в 2005 году и исследовал такие планеты по предложению Катарины Лоддерс, которая Юпитер сформирован из богатого углеродом ядра.[2]Предыдущие исследования планет с высоким отношением углерода к кислороду включают Fegley & Cameron 1987.[3] Углеродные планеты могут образоваться, если протопланетные диски находятся углерод -богатые и кислород -бедные. Они будут развиваться иначе, чем земной шар, Марс, и Венера, которые состоят в основном из кремний-кислородных соединений. Различные планетные системы имеют разные отношения углерода к кислороду, при этом планеты земной группы Солнечной системы ближе к «кислородным планетам» с молярным отношением C / O 0,55.[4] В 2020 году опрос 249 ближайших солнечный аналог звезды обнаружили, что 12% звезд имеют отношение C / O выше 0,65, что делает их кандидатами в богатые углеродом планетные системы.[5] В экзопланета 55 Cancri e, вращаясь вокруг звезды-хозяина с молярным отношением C / O 0,78,[6] возможный пример углеродной планеты.

Определение

Такая планета, вероятно, имела бы утюг - или же стали -богатые основной как известные планеты земной группы. Окружение будет расплавленным Карбид кремния и карбид титана. Сверху слой углерода в виде графит, возможно, с километровым субстратом из алмаз если есть достаточное давление. Во время извержений вулканов возможно, что алмазы из недр могут подняться на поверхность, что приведет к образованию гор алмазов и карбидов кремния. Поверхность может содержать замороженную или жидкую углеводороды (например. деготь и метан ) и монооксид углерода.[7] А погодный цикл теоретически возможно на углеродных планетах с атмосферой при условии, что средняя температура поверхности ниже 77 ° C.

Однако углеродные планеты, вероятно, будут лишены воды, который не может образоваться, потому что любой кислород доставлено кометы или же астероиды будет реагировать с углеродом на поверхности. Атмосфера относительно прохладной углеродной планеты состоит в основном из углекислый газ или окись углерода со значительным количеством углерода смог.[8]

Сочинение

Сравнение размеров планет разного состава[9]

Углеродные планеты, по прогнозам, будут иметь диаметр, аналогичный диаметру силикатных и водных планет той же массы, что потенциально затрудняет их различение.[10] Эквиваленты геологических объектов на Земле также могут присутствовать, но с другим составом. Например, реки могут состоять из масел. Если температура достаточно низкая (ниже 350 К), газы могут фотохимически синтезироваться в длинноцепочечные углеводороды, которые могут выпадать на поверхность.

В 2011, НАСА отменил миссию, называется TPF, которая должна была стать обсерваторией, намного большей, чем Космический телескоп Хаббла которые могли бы обнаружить такие планеты. В спектрах углеродных планет не будет воды, но они будут показывать присутствие углеродсодержащих веществ, таких как окись углерода.

Возможные кандидаты

В пульсар ОГР 1257 + 12 могут иметь углеродные планеты, которые образовались в результате нарушения углеродосодержащих звезда. Углеродные планеты также могут быть расположены недалеко от Галактический Центр или же шаровые скопления вращается вокруг галактики, где у звезд более высокое отношение углерода к кислороду, чем у Солнца. Когда старые звезды умирают, они выбрасывают большое количество углерода. По прошествии времени, и все больше и больше поколений звезд заканчиваются, концентрация углерода и углеродных планет будет увеличиваться.[11]

В октябре 2012 года было объявлено, что 55 Cancri e показали доказательства того, что это углеродная планета. Его масса в восемь раз больше массы Земли и в два раза больше радиуса. Исследования показывают, что планета с температурой 2150 ° C (3900 ° F) «покрыта графитом и алмазом, а не водой и гранитом». Он вращается вокруг звезды 55 Cancri раз в 18 часов.[12]

Другие богатые углеродом объекты

В августе 2011 г. Мэтью Бейлз и его команда экспертов из Технологический университет Суинберна в Австралии сообщили, что миллисекундный пульсар PSR J1719-1438 может иметь двойную звезду-компаньон, которая превратилась в планету гораздо меньшего размера, состоящую в основном из твердого алмаза. Они пришли к выводу, что небольшая планета-компаньон должна вращаться вокруг пульсара и вызывать заметное гравитационное притяжение. Дальнейшее изучение показало, что, хотя планета относительно невелика (диаметр 60 000 км, или в пять раз больше Земли), ее масса немного больше, чем у Юпитера. Высокая плотность планеты дала ученым ключ к разгадке ее вероятного состава из углерода и кислорода и предположила кристаллическую форму элементов.[13] Однако предполагается, что эта «планета» является остатками испарившейся белый Гном компаньон, являющийся лишь остатком внутреннего ядра. Согласно некоторым определениям планеты, это не подходит, потому что она сформировалась как звезда.[14]

Коричневые карлики

Планеты вокруг коричневые карлики скорее всего, это углеродные планеты, лишенные воды.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кучнер, Марк Дж.; Сигер, С. (2005). «Внесолнечные углеродные планеты». arXiv:Astro-ph / 0504214.
  2. ^ Лоддерс, Катарина (2004). "Юпитер образован больше смолой, чем жаром" (PDF). Астрофизический журнал. 611 (1): 587–597. Bibcode:2004ApJ ... 611..587L. Дои:10.1086/421970.
  3. ^ Фегли, Брюс, младший; Кэмерон, А. Г. У. (Апрель 1987 г.). «Модель испарения для фракционирования железа / силиката на протопланете Меркурий» (PDF). Письма по науке о Земле и планетах. 82 (3–4): 207–222. Bibcode:1987E и PSL..82..207F. CiteSeerX  10.1.1.667.7941. Дои:10.1016 / 0012-821X (87) 90196-8.
  4. ^ П. Э. Ниссен, Отношение углерода к кислороду в звездах с планетами
  5. ^ Stonkutė, E .; Черный, Ю .; Таутвайшене, Г .; Драздаускас, А .; Минкявичюте, Р .; Mikolaitis, Š .; Kjeldsen, H .; Essen, C. von; Pakštienė, E .; Багдонас, В. (2020). «Спектроскопическое исследование карликовых звезд северного неба с высоким разрешением: содержание лития, углерода и кислорода». Астрономический журнал. 159 (3): 90. arXiv:2002.05555. Bibcode:2020AJ .... 159 ... 90-е. Дои:10.3847 / 1538-3881 / ab6a19.
  6. ^ Теске, Йоханна К .; Кунья, Катя; Schuler, Simon C .; Гриффит, Кейтлин А .; Смит, Верн В. (2013). "Содержание углерода и кислорода в холодных богатых металлами хозяевах экзопланет: пример отношения C / O 55 Cancri". Астрофизический журнал. 778 (2): 132. arXiv:1309.6032. Bibcode:2013ApJ ... 778..132T. Дои:10.1088 / 0004-637X / 778/2/132.
  7. ^ Мюссер, Джордж. «Планеты, похожие на Землю, могут быть сделаны из углерода». Scientific American. Получено 3 января 2013.
  8. ^ "Kohlenstoffplaneten", SPACE Magazin, апрель 2014 г. (стр. 35, на немецком языке)
  9. ^ Наей, Боб (24 сентября 2007 г.). «Ученые моделируют изобилие планет размером с Землю». Центр космических полетов Годдарда.
  10. ^ Сигер, Сара; Кучнер, Марк; Иер-Мажумдер, Екатерина; Милитцер, Буркхард (2007). «Соотношение массы и радиуса твердых экзопланет». Астрофизический журнал. 669 (2): 1279. arXiv:0707.2895. Bibcode:2007ApJ ... 669.1279S. Дои:10.1086/521346.
  11. ^ «Углеродные планеты - космическое искусство и астрономические иллюстрации». Novacelestia.com. Получено 3 января 2013.
  12. ^ Уикхэм, Крис (15 октября 2012 г.). "Бриллиант больше Земли?". Рейтер. Получено 3 января 2013.
  13. ^ «Найдена планета из твердых алмазов». Австралийский Географический. 26 августа 2011. Архивировано с оригинал 6 октября 2011 г.
  14. ^ Лемоник, Майкл (26 августа 2011 г.). «Ученые открыли алмаз размером с планету». Журнал Тайм.
  15. ^ Паскуччи, Илария; Герцег, Грег; Карр, Джон С .; Брудерер, Саймон (декабрь 2013 г.). «Атомный и молекулярный состав дисков вокруг очень маломассивных звезд и коричневых карликов» (PDF). Астрофизический журнал. 779 (2): 178. arXiv:1311.1228. Bibcode:2013ApJ ... 779..178P. Дои:10.1088 / 0004-637X / 779/2/178. HDL:11858 / 00-001M-0000-0017-AAEA-0.