Столкновения с крупными небесными телами помогают планетам сохранять атмосферу
Мощные столкновения молодых планет с другими небесными телами могут не уничтожать их атмосферу, а помогать ее сохранить. Компьютерное моделирование показало, что увеличение массы планеты после удара способно оказаться важнее сильного нагрева, из-за которого атмосферные газы улетучиваются в космос.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 28 октября. /Новости науки/. Столкновения молодых каменистых планет с крупными небесными телами могут способствовать сохранению их первоначальной атмосферы, а не ее разрушению, как предполагалось ранее. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Исследователи пришли к такому выводу после компьютерного моделирования формирования планет размером с Землю и больше. Результаты показали, что сильные столкновения могут создавать условия, при которых планета лучше удерживает окружающие ее газы. Это помогает объяснить, почему одни каменистые планеты сохраняют плотную атмосферу, а другие со временем ее теряют.
На последних этапах формирования планеты нередко сталкиваются с другими крупными небесными телами. Такие удары могут сильно нагревать их поверхность и внутренние слои. Ранее считалось, что выделяющееся тепло способствует потере первоначальной атмосферы, которая у молодых планет обычно богата водородом.
Однако столкновения приводят не только к нагреву. Если небесные тела объединяются, масса образовавшейся планеты увеличивается, а ее притяжение становится сильнее. Благодаря этому атмосферным газам сложнее покинуть планету и улетучиться в космическое пространство.
Чтобы выяснить, какой из этих процессов сильнее влияет на сохранение атмосферы, специалисты создали компьютерную модель. Она учитывала изменение массы планеты, нагрев ее внутренних слоев и количество энергии, которое расходуется при столкновении.
Расчеты показали, что далеко не вся энергия удара идет на повышение температуры. Значительная ее часть расходуется на плавление горных пород, а металлическое ядро столкнувшегося с планетой тела может оставаться сильно нагретым глубоко внутри, не передавая большую часть тепла окружающим слоям.
В результате после столкновения способность планеты удерживать атмосферу может возрастать сильнее, чем нагрев, способствующий потере газов. Это означает, что крупные удары при определенных условиях не разрушают первоначальную атмосферу, а повышают вероятность ее сохранения.
Открытие может объяснить различия между планетами
Моделирование также показало, что крупные каменистые планеты, выросшие благодаря столкновениям, чаще сохраняют окружающую их газовую оболочку. В то же время менее массивные планеты, не пережившие подобных событий, могут постепенно терять первоначальную атмосферу под действием излучения своей звезды.
Эти результаты могут помочь объяснить различия между двумя распространенными типами планет за пределами Солнечной системы — суперземлями и субнептунами. Суперземлями называют планеты крупнее Земли, но меньше Нептуна, а субнептунами — сравнительно небольшие планеты с заметной газовой оболочкой.
Согласно расчетам, субнептуны могут в среднем иметь более массивные каменистые внутренние части, чем суперземли. Благодаря сильному притяжению они способны дольше сохранять первоначальную атмосферу, тогда как менее массивные планеты теряют ее под действием звездного излучения.
Исследователи пришли к такому выводу после компьютерного моделирования формирования планет размером с Землю и больше. Результаты показали, что сильные столкновения могут создавать условия, при которых планета лучше удерживает окружающие ее газы. Это помогает объяснить, почему одни каменистые планеты сохраняют плотную атмосферу, а другие со временем ее теряют.
На последних этапах формирования планеты нередко сталкиваются с другими крупными небесными телами. Такие удары могут сильно нагревать их поверхность и внутренние слои. Ранее считалось, что выделяющееся тепло способствует потере первоначальной атмосферы, которая у молодых планет обычно богата водородом.
Однако столкновения приводят не только к нагреву. Если небесные тела объединяются, масса образовавшейся планеты увеличивается, а ее притяжение становится сильнее. Благодаря этому атмосферным газам сложнее покинуть планету и улетучиться в космическое пространство.
Чтобы выяснить, какой из этих процессов сильнее влияет на сохранение атмосферы, специалисты создали компьютерную модель. Она учитывала изменение массы планеты, нагрев ее внутренних слоев и количество энергии, которое расходуется при столкновении.
Расчеты показали, что далеко не вся энергия удара идет на повышение температуры. Значительная ее часть расходуется на плавление горных пород, а металлическое ядро столкнувшегося с планетой тела может оставаться сильно нагретым глубоко внутри, не передавая большую часть тепла окружающим слоям.
В результате после столкновения способность планеты удерживать атмосферу может возрастать сильнее, чем нагрев, способствующий потере газов. Это означает, что крупные удары при определенных условиях не разрушают первоначальную атмосферу, а повышают вероятность ее сохранения.
Открытие может объяснить различия между планетами
Моделирование также показало, что крупные каменистые планеты, выросшие благодаря столкновениям, чаще сохраняют окружающую их газовую оболочку. В то же время менее массивные планеты, не пережившие подобных событий, могут постепенно терять первоначальную атмосферу под действием излучения своей звезды.
Эти результаты могут помочь объяснить различия между двумя распространенными типами планет за пределами Солнечной системы — суперземлями и субнептунами. Суперземлями называют планеты крупнее Земли, но меньше Нептуна, а субнептунами — сравнительно небольшие планеты с заметной газовой оболочкой.
Согласно расчетам, субнептуны могут в среднем иметь более массивные каменистые внутренние части, чем суперземли. Благодаря сильному притяжению они способны дольше сохранять первоначальную атмосферу, тогда как менее массивные планеты теряют ее под действием звездного излучения.
