Дослідження екзопланетарних систем та еволюції Землі розкриває різноманітні шляхи планетарного розвитку, включаючи виявлення надщільних ядер колишніх планет та докази існування стародавніх зелених океанів на нашій власній планеті.
Міжнародна команда дослідників нещодавно відкрила унікальну планетну систему K2-360. Вона знаходиться на відстані приблизно 750 світлових років від Землі. Система містить дві планети, що обертаються навколо зірки, подібної до нашого Сонця. Одна з цих планет має надзвичайну щільність, що свідчить про незвичайну еволюційну історію.
Внутрішня планета системи, K2-360 b, класифікується як “супер-Земля”. Її розмір у 1,6 рази перевищує розмір Землі. Ця планета обертається навколо своєї зірки за дуже короткий період — лише 21 годину.
Надщільні планети: оголені ядра колишніх світів
K2-360 b має масу в 7,7 разів більшу за земну. Така висока щільність робить її унікальною серед відомих екзопланет. Науковці припускають, що вона є оголеним ядром більшої планети, яка втратила зовнішні шари.
Друга планета системи, K2-360 c, має масу щонайменше у 15 разів більшу за Землю. Її орбітальний період становить 9,8 днів. Ця планета не проходить транзитом через свою зірку, тому її точний розмір залишається невідомим.
Давіде Гандольфі з Туринського університету пояснює важливість цього відкриття: “Ця планета дає нам уявлення про можливу долю деяких близьких світів, від яких після мільярдів років еволюції залишилися лише щільні кам’янисті ядра”. Такі планетарні рештки можуть бути поширеними у Всесвіті.
Алессандро Альберто Трані з Інституту Нільса Бора розробив динамічні моделі системи. Вони показують, що зовнішня планета могла виштовхнути внутрішню на її нинішню тісну орбіту. Цей процес називається “високоцентричною міграцією”.
Реконструкція історії планетних систем
Вчені використовують складні комп’ютерні моделі для відтворення еволюції планетних систем. Трані пояснює методологію: “Коли наша мета — зрозуміти походження системи, ми повинні оцінити її початкову конфігурацію, а потім подивитися, які налаштування природним чином еволюціонують у те, що ми спостерігаємо зараз”.
Дослідники проводять численні симуляції з різними параметрами. Вони порівнюють результати моделювання з даними спостережень. Успішна модель повинна відтворювати всі спостережувані характеристики системи та залишатися стабільною з часом.
Спостереження за K2-360 b ведуться за допомогою транзитних вимірювань. Це дозволяє визначити розмір та орбітальний період планети. Дані радіальної швидкості використовуються для визначення її маси.
Поєднання цих даних дозволяє обчислити густину планети та визначити її склад. Висока концентрація заліза в K2-360 b вказує на те, що вона могла втратити атмосферу через приливні сили та зоряне випромінювання.
Зелені океани стародавньої Землі
Паралельно з дослідженнями екзопланет, японські вчені опублікували в журналі Nature докази того, що океани Землі колись були зеленими. Це відкриття проливає світло на еволюцію нашої власної планети.
Зелений колір стародавніх океанів пов’язаний з їхнім хімічним складом та еволюцією фотосинтезу. У архейському еоні, приблизно 3,8-1,8 мільярдів років тому, в океані не було газоподібного кисню. Життя було обмежене одноклітинними організмами.
Дощі, що випадали на континентальні породи, розчиняли залізо. Річки несли його в океани. Присутність розчиненого заліза в морській воді надавала їй зеленуватого відтінку.
З появою фотосинтезуючих організмів ситуація почала змінюватися. Ці примітивні бактерії виробляли кисень як побічний продукт. Кисень взаємодіяв із розчиненим залізом, утворюючи окислене залізо.
Докази та наслідки
Дослідники зазначають, що води навколо японського вулканічного острова Іводзіма мають зеленуватий відтінок. Це пов’язано з однією з форм окисленого заліза. У цих зелених водах процвітають синьо-зелені водорості.
Ці синьо-зелені водорості містять не лише звичайний пігмент хлорофіл, але й другий пігмент — фікоеритробілін (ФЕБ). Дослідження показали, що генно-інженерні сучасні синьо-зелені водорості з ФЕБ краще росту