Объяснить, почему газовые карлики — нечто очень странное, легко. Потому что, карлики. Представители класса газовых гигантов наличествуют в Солнечной системе. И по ним видно, что понятия «гигант» и «газовый» находятся в очевидной связке. Обладающая большой массой планета может удержать лёгкие газы — водород и гелий. Которые её массу увеличивают дополнительно. Но если масса невелика, но планета при этом всё-таки состоит из лёгких веществ и имеет, соответственно, низкую плотность? Это, вообще, законно?
Законно. И даже необходимо. Существуют и во множестве найдены «суперземли» — силикатные планеты массой 2-9 земных. Существуют, и представлены в том числе и в Солнечной системе «нептуны» — ледяные гиганты, массой от 13 масс Земли. Но между 9 и 13 есть же и ещё цифры. Этот диапазон и занимают газовые карлики или мининептуны. «Карликами» они, таким образом, оказываются не потому что малы, а потому что недостаточно велики для гигантов — планет, гравитация которых способна удержать водород.
Диапазон масс газовых карликов, на самом деле, шире и нижняя его граница, как и в случае суперземель, находится на уровне 2 земных масс. Различие между мининептуном и суперземлёй, заключается, скорее в составе. На суперземли расходуется дефицитное тяжёлое вещество — металлы и силикаты. В составе всех планет Солнечной системы его не наберётся и 20 земных масс. А 10 — уже ядро Юпитера. И это, видимо, предел, — большего количества тяжёлого вещества не собрать, даже объединив материалы из нескольких протопланетных колец. Но и 10 масс Земли не достаточно для того, чтобы начать собирать газы.
В случаях, когда много металлов и силикатов наскрести не удалось, планета получает возможность расти, если формируется за «снеговой линией» — на удалении от звезды, позволяющим воде перейти в кристаллическую форму. Снежинки, в отличие от отдельных молекул пара, давлением солнечного ветра не вытесняются, и, как строительный материал, ничем не отличаются от минеральной пыли. Если замёрзнут и другие газы — ещё лучше. За снеговой линией планета получает бонус +1000% к начальной массе, и, если её железо-каменное ядро, хотя бы, размером с Землю, начинает, помимо льда, собирать газообразную материю, превращаясь в гигант.
Газовый карлик, таким образом, получается в случае, если каменистое ядро планеты, формирующейся за снеговой линией, имеет массу меньше земной. А значит, даже со всеми плюсами положения, дорасти до размеров, позволяющих начать поглощать водород и гелий, ей не судьба. Тело будет состоять из льда по преимуществу. Если оно совсем невелико, — на нижней границе масс — газовые карлики переходят в чрезвычайно интересные «водяные» планеты, покрытые океаном, в глубинах переходящим в массу горячего экзотического льда. Если же больше, то получится что-то среднее между Нептуном и планетой-океаном.
Если ледяной гигант состоит из водородно-гелиевой атмосферы, слоя находящейся в сверхкритическом состоянии — не жидкой, но и не газообразной — воды, в котором, в основном, сосредоточены и прочие лёгкие вещества, мантии из горячего водяного льда высоких модификаций, и каменного ядра, то газовый карлик атмосферу будет иметь «землеподобную». Буквально, соответствующую по составу первичной атмосфере Земли, то есть, состоящую из метана, аммиака и углекислоты. Учитывая же, что два первых газа нестабильны и легко разлагаются космическими излучениями, вероятно даже формирование со временем обычной для каменистых тел азотно-углекислотной атмосферы.
Несколько более привычными окажутся и условия на поверхности. Вплоть до того, что у некоторых газовых карликов она может появиться. То есть, место сверхкритической, одновременно кипящей и конденсирующейся жидкости, займёт перегретая вода, от закипания которую сможет удержать давление атмосферы. Для такого эффекта, однако, потребуется редкое сочетание условий: силы тяжести, температуры и плотности газовой оболочки. И, кстати, сила тяжести, даже если масса планеты превзойдёт земную на порядок, окажется на её поверхности не выше, а ниже привычной человеку. Как результат замены мантии из жидкого камня на куда более лёгкую ледяную.
То, что планета по условию задачи находится далеко от звезды — за снеговой линией, а для случая Солнечной системы это означает 4-5 астрономических единиц минимум, — повышает вероятность возникновения на газовом карлике относительно «мягких» условий. Сверхплотная атмосфера не будет перегретой, как на Венере. Чисто теоретически, рассчитывать на то, что океан такого мира окажется обитаемым — можно. Всё необходимое для возникновения жизни там найдётся. А то что вода перегрета… Так и архейские моря на Земле тоже были не мармелад.
С поддержанием жизни на газовом карлике дела обстоят хуже. Практически без света, без притока минеральных веществ, едва ли способных проникнуть от каменного ядра через ледяную мантию и толщу воды к поверхности, на многое рассчитывать не приходятся. Тем не менее, находятся и оптимисты, населяющие даже куда менее гостеприимные среды, такие как водяной слой Урана.
Другие статьи на данную тему
