Планета-океан

Діаграма внутрішньої будови Європи.

Художня ілюстрація гіпотетичної планети-океану з двома природними супутниками.

Планета-океан — гіпотетичний різновид планет, повністю вкритих океаном рідкої води.

У широкому розумінні Землю також можна вважати планетою-океаном: океани займають 71 % площі поверхні, якщо розподілити всю воду океанів рівномірним шаром по поверхні, глибина океану становитиме приблизно 2,5 км. Для стороннього спостерігача з іншопланетної системи, що спостерігає за Землею доступними для нас зараз методами, Земля виглядатиме саме як планета-океан.

У вузькому розумінні планета-океан — планета, масивніша за Землю (маса приблизно 6—8 М_⊕), що має у своєму складі багато льоду (порядку 50 % маси) і вкрита суцільним океаном рідкої води глибиною до ≈100 км. На відміну від Землі, під океаном лежать не скелясті породи, а крижана мантія.

Станом на 2022 рік найбільш імовірним кандидатом на цей різновид планет є Глізе 1214 b^[1].

Гіпотезу про існування таких планет висунув Девід Стівенсон із Каліфорнійського технологічного інституту. Потім цю модель розвинула група під керівництвом Крістофа Сотена^[2] з Нантського університету та Марк Кюхнер^[3].

У праці «A New Family of Planets ? „Ocean Planets“»^[2] для побудови моделі планети виходили з таких припущень:

• Розглядаються тільки планети масою 6—8 М_⊕. Такі планети можна знайти одночасно і методом транзитів, і методом визначення радіальної швидкості, що дає змогу визначити масу і радіус планети одночасно.
• Планета складається на 50 % з льоду (90 % води, 5 % аміаку, 5 % діоксиду вуглецю) та на 50 % зі скельних порід та металів. Для спрощення моделі в первинному складі планети відсутні монооксид вуглецю і метан. Такий хімічний склад можна очікувати для планети, що формується не дуже далеко за сніговою лінією (170К у вакуумі) з протопланетного диску. Відносно невелика маса планети (< 10 М_⊕) передбачає, що в первинному складі планети відсутні легкі гази (водень та гелій). Після формування планета мігрувала до гарячішої «зони життя», або внаслідок розігріву центральної зорі «зона життя» змістилась у зовнішні регіони планетної системи.
• Досить велика маса планети передбачає, що планета має радіальну диференціацію шарів: ядро, мантія, крижаний шар, розвинена атмосфера.
• Надра планети гарячі з адіабатичним тепловим профілем.
• Розглядаються тільки планети в «зоні життя».
• Атмосфера планети розвинулась із первинної атмосфери планети внаслідок фотохімічних процесів, випаровування та дегазації надр, випаровування атмосфери. В атмосфері може бути сильний парниковий ефект.

У результаті моделювання планети з масою в 6 М_⊕, що складається з 3 М_⊕ льоду, 2 М_⊕ силікатів і 1 М_⊕ металів, утворилася планета з такою внутрішньою будовою:

• Загальний радіус планети становить 2 R_⊕ (радіуси Землі), або приблизно 12700 км. Прискорення вільного падіння на поверхні планети становитиме 1,54g, а тиск у центрі планети — 1600 ГПа. Середня густина становитиме 75 % середньої густини Землі (близько 4 г/см³).
• Залізонікелеве ядро радіусом 0,69 R_⊕, або 4400 км, що становить 34,5 % радіуса. У Землі радіус ядра становить 3550 км, тобто 0,55 R_⊕.
• Силікатна (нижня) мантія глибиною 3550 км, або 0,55 R_⊕, що становить 27,5 % радіуса. У Землі глибина мантії становить 2900 км, або 0,45 R_⊕.
• Льодова (верхня) мантія глибиною 4800 км, що становить 38 % радіусу планети. Льодова мантія складається з поліморфних модифікацій льоду, густина їх більше густини рідкої води, а тиск на такій глибині дає воді змогу існувати у твердому стані при температурах вище 0 °C. У Землі льодової мантії немає.
• Глобальний океан рідкої води. Глибина океану становить від 40 до > 100 км.

Глибина океану залежить від температури поверхні океану і від вибраного температурного профілю. При виборі температури поверхні у 280 К (7 °C) та адіабатичного теплового профілю глибина океану становитиме 72 км, температура на дні 35 °C, а тиск 1,1 ГПа. При виборі температури поверхні в 303 К (30 °C) або 273 К (0 °C), глибина океану становитиме відповідно 133 та 60 км. При виборі ізотермічного профілю (температура океану стала по всій глибині), глибина океану становитиме 40, 45 та 65 км при температурі поверхні в 0, 7 та 30 °C відповідно.

• Водний гігант
• Глізе 581 c
• Зона, придатна для життя

• A New Family of Planets ? «Ocean Planets»

Це незавершена стаття з астрономії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.