Gliese 1214 b — суперземля с массой, примерно в 6,55 раз превышающей массу Земли. Однако её плотность составляет лишь около трети от плотности нашей планеты — ненамного больше плотности воды. Таким образом, у Gliese 1214 b, скорее всего, есть небольшое ядро из металла и камня, но мантия состоит в основном из воды, как у мира, который мы назвали Нептунией в главе 8.
Поскольку средняя плотность экзопланеты является таким важным показателем её структуры, стоит сделать небольшое отступление, чтобы объяснить, как её можно рассчитать. Радиус планеты (и, следовательно, её объём) можно определить по величине затемнения, наблюдаемого, когда планета проходит перед своей родительской звездой. Массу планеты можно определить, измерив, насколько сильно её гравитация притягивает звезду. Поскольку плотность — это просто масса, поделённая на объём, при помощи этих двух измерений мы можем рассчитать плотность планеты. Результат для Gliese 1214 b: плотность примерно в 1,87 раза больше, чем у воды.
Начав с внешнего слоя водного мира Gliese и двигаясь внутрь, вначале мы встретим воду в виде пара из-за высокой температуры поверхности планеты — она находится очень близко к своей звезде. На поверхности вода будет существовать в виде горячего кипящего океана, глубина которого может составлять, возможно, 70 миль (около 100 км) или более. На более глубоких уровнях, где давление ещё выше, как обсуждалось в главе 7, мы обнаружили бы воду в виде льда. Это даёт образ планеты, который чем-то напоминает луковицу с многочисленными слоями кожицы, в каждом из которых вода находится в фазе, отличной от соседних слоёв. Каждый слой также будет обладать уникальными химическими свойствами, а также собственным типом энергетики, химии и даже «океанографии».
Поскольку Gliese 1214 b состоит в основном из воды, она должна была образоваться достаточно далеко от своей центральной звезды, чтобы у неё была возможность удерживать воду, накопленную на этой стадии. То есть, планета должна была образоваться за пределами того, что мы можем назвать снеговой линией звезды — за тем местом, где температура окружающей среды опускается ниже точки замерзания воды. В противном случае её жидкая вода и водяной пар были бы сдуты, как это случилось в ходе формирования планет земной группы в нашей системе, в том числе Земли. Однако по какой-то неизвестной причине Gliese 1214 b не превратилась в газового гиганта наподобие Юпитера или Сатурна. Вместо этого она, видимо, переместилась внутрь, на свою нынешнюю близкую к звезде орбиту, уже после того, как сформировалась.
Это означает, что на протяжении времени своего существования планета испытала огромные изменения количества звёздного света (энергии), который она получала от центральной звезды, а это, в свою очередь, подразумевает, что она пережила эволюцию климата в невиданных на Земле масштабах. Иными словами, атмосфера, которую мы видим сегодня на Gliese 1214 b, — это не та атмосфера, которая была там вначале.
Расчёты показывают, что температура поверхности Gliese 1214 b составляет от 250° до 540°F (от 120° до 280°C). Поскольку гравитация на её поверхности составляет около 90 процентов от земной, атмосфера удерживается на её поверхности так же, как атмосфера Земли удерживается на поверхности нашей планеты. Мы ожидаем, что на Gliese 1214 b будут бури и погодные явления, связанные с низким и высоким давлением. Наконец, анализ её спектра показывает, что у неё есть облачный покров по всей поверхности на очень большой высоте.
Есть ещё один вывод, который мы можем сделать на основании исследований Gliese 1214 b. При помощи наших современных косвенных методов обнаружить большие планеты, вращающиеся вблизи своей центральной звезды, значительно легче, чем маленькие планеты, вращающиеся вдали от неё. Таким образом, существование близкого к звезде водного мира вроде Gliese 1214 b предполагает, что вполне может существовать масса водных миров меньших размеров и более прохладных, расположенных дальше от своих звёзд. Миры, которые мы назвали Айсхейм и Новая Европа, могут быть примерами этой ещё не открытой группы планет. Их обнаружение требует более совершенных астрономических методов.
Kepler-10с: супер-суперземля
Примерно в 540 световых годах от нас, в созвездии Дракона находится система, в которой самая большая из известных землеподобных планет вращается вокруг очень похожей на наше Солнце звезды под названием Kepler-10 (так назван центр 10-й планетной системы, существование которой подтвердил спутник «Кеплер»).
Самый последний анализ показывает, что звезде и её системе около 10 миллиардов лет, или она примерно на 5,5 миллиарда лет старше нашей Солнечной системы. Уже одно это делает любые планеты вокруг Kepler-10 особенно интересными, потому что любые процессы, происходящие там, будь то физические, химические или биологические, должны были протекать на 5,5 миллиарда лет дольше, чем на Земле.
Первая планета, обнаруженная в этой системе, Kepler-10b, представляет собой мир расплавленной лавы, который вращается вокруг центральной звезды с периодом около 19 земных часов. Масса Kepler-10b в 3,7 раза превышает массу Земли, а её средняя плотность мало отличается от земной. Это говорит о том, что она состоит из металлов и скального материала, почти как Земля, и это относит её к категории суперземель, подобно планете, которую мы окрестили Здоровяком (см. главу 12). Как мы уже говорили, суперземли — достаточно обычное явление в галактике.
Однако в системе Kepler-10 есть планета, которая не столь обычна и фактически может быть уникальной среди тысяч экзопланет, открытых на сегодняшний день. Kepler-10с (вторая планета, обнаруженная на орбите вокруг Kepler-10) имеет массу, примерно в 14 раз превышающую массу Земли, и плотность, близкую к земной. Модели предполагают, что планета имеет либо газообразную атмосферу, либо жидкий океан, но для этого требуется внешняя оболочка либо из газообразного водорода и гелия, либо из водного океана. Kepler-10с — самая большая планета земного типа, о которой мы знаем.
Kepler-10c находится очень близко к своей центральной звезде, поэтому перспективы жизни земного типа там не очень хорошие — равновесная температура для планеты, по расчётам, составляет около 400°F (200°C). С другой стороны, основные потребности для жизни, которые в целом общеприняты — жидкая вода, полезная энергия, питательные вещества — явно находятся в изобилии. Кроме того, из-за больших размеров Kepler-10c, на её поверхности, вероятно, часто происходят извержения вулканов, а деятельность вулканов в условиях плотной атмосферы или океана будет выбрасывать в окружающую среду газы и более тяжёлые элементы, которые, предположительно, могут служить питательными веществами.
Если внешние области Kepler-10c состоят в основном из водорода и гелия, они могут породить интересные эволюционные адаптации для продвинутых форм жизни: летающих существ, которые могли бы, например, «плавать» в атмосфере так же, как рыбы плавают в наших океанах. Возможно, на Kepler-10с могли бы эволюционировать как плавающие, так и летающие существа — первые в океане, а вторые — в атмосфере.
HD 69830: суперземли и мега-земли
Примерно в 41 световом году от нас, в северо-восточной части созвездия Кормы, находится система, в которой три чрезвычайно большие планеты вращаются вокруг звезды, очень похожей на наше Солнце. «Корма» (лат. Puppis) буквально обозначает «ют» — крышу над каютой, построенной в задней части корабля, используемую в качестве помоста. Корма когда-то была частью более крупного созвездия под названием «Корабль Арго», которое представляло корабль Ясона и аргонавтов из греческой легенды.
