Могут ли существовать небольшие газовые планеты?

29

Большинство известных газовых планет (Юпитер, Сатурн и т. Д.) Огромны. Их даже называют "газовыми гигантами ".

возможно ли существование газовой планеты размером с Землю? Если да, то почему; если нет, то почему?

Золтан Шмидт
источник
1
Поскольку это бета-версия, я думаю, что могу упомянуть в своем комментарии! Таковы вопросы, в которых я чувствую потребность в LaTeX. Мне понадобится 5 минут, чтобы составить уравнения и ответить на эти вопросы, но я не могу понять, как объяснить это словами! :(
Cheeku
2
@Cheeku: Просто поместите свое уравнение в один или два доллара, как . LATEXex2
Джеральд
Титан маленький и каменистый и имеет густую атмосферу. У него нет магнитного поля или достаточной силы тяжести, чтобы держать его в долгосрочной перспективе, поэтому я полагаю, что он восполняется активным выделением газа. Вероятно, какая-то звезда захватила какую-то комету размером с планету на близкой орбите, так что она выделяет свои тяжелые летучие вещества в виде газов гораздо быстрее. Титан не совсем новый ребенок в квартале, поэтому он может считаться «стабильным» с точки зрения того, как долго существует звезда, подобная Солнцу.
LocalFluff

Ответы:

13

Согласно статье «Минимальный размер планет для формирования внешних планет типа Юпитера. Стабильность изотермической атмосферы, окружающей протопланету» (Sasaki, 1989), это не только возможно, но и предположительно является эволюционным этапом развития Уран и Нептун. Но есть несколько условий, чтобы это произошло, в первую очередь из-за расстояния от солнца, а следовательно, и температуры.

Результаты статьи предполагают, что критическая масса для «атмосферного коллапса» составляет 0,2 от текущей массы Земли на расстояниях 5 а.е. или больше для нашей солнечной системы (это значение, конечно, будет варьироваться в зависимости от родительской звезды). Эта критическая масса увеличивается по мере приближения к родительской звезде - в статье прямо говорится, что Меркурий и Марс слишком малы, чтобы это произошло.


источник
7

Есть несколько серьезных проблем с тем, чтобы называть что-то маленькой газовой планетой и, конечно, зависит от вашего определения планеты . Согласно принятой в настоящее время классификации (исключая Плутон), планета должна быть:

  • достаточно массивные, чтобы быть округленными (т.е. скрепленными) собственной массой,
  • должен вращаться вокруг звезды, и
  • очистил свою орбитальную окрестность.

Все эти пункты в значительной степени спорны, но две основные проблемы, которые небольшая газовая планета должна была бы поддерживать в течение более длительного времени во время и после формирования в протопланетном диске :

  • Это будет либо слишком близко к солнцу , она вращается и собственной гравитации планеты держа ее вместе не будет достаточно , чтобы предотвратить его эффективно сдуваются послойно активностью Солнца, так что вы могли бы в конечном итоге вызова , такая небольшая газовой планету в протопланете как это не будет сохраняться, или
  • это, вероятно , будет сформировано большое расстояние от своего солнца и не может оставаться на орбите вокруг него после того, как он рассеялся с аккрецией своего путем из протопланетного диска и пошел изгой. Таким образом, вы можете в конечном итоге назвать такую маленькую газовую планету свободно плавающей экзопланетой или планетой-изгоем .

Другая проблема, которую мы еще не обсуждали, заключается в том, что у нас нет наблюдательных доказательств того, что такие маленькие газовые планеты действительно существуют, как бы вы их ни называли. Проблема, конечно, заключается в том, что в нашей Солнечной системе просто нет газовых планет меньшего размера, чем Уран или Нептун (вы выбираете своего кандидата в качестве наименьшего ; первый - наименее массивный, а последний наименее объемный из четырех газовых гигантов). система, в то время как малые солнечные газовые планеты , скорее всего, будут слишком малы, чтобы их можно было обнаружить на огромных расстояниях даже до наших ближайших звезд любыми методами обнаружения таких внесолнечных планет.или мы бы не наблюдали достаточно в прошлом системы (т. е. на расстоянии), чтобы увидеть, как она все еще формируется, и она уже потеряла бы контроль над своими прежними планетами, теперь экзопланетами, или разрушила бы меньшие протопланеты.

Таким образом, у нас есть загадка между тем, существуют ли они (вероятно, есть), теоретически возможны (я не сомневаюсь) и как мы в конечном итоге назовем их, потому что ни одна из двух возможностей, которые я могу придумать для их существования, не будет быть рассмотренными планетами по упомянутому текущему соглашению того, что фактически составляет планету . Протопланета еще не очистила бы свои окрестности, а экзопланета не стала бы вращаться вокруг звезды.

TildalWave
источник
6

Это может помочь вам

KOI-314c маленький даже по сравнению с Ураном или Нептуном.

Также ищите «Мини-Нептун» в Википедии.

Таким образом, кажется, что эти планеты-карлики-гиганты возможны.

Хотя у меня нет необходимых знаний, я задаюсь вопросом, возможно ли существование планеты меньше Земли, которая все еще может считаться газовой планетой.

Например, просто подумайте о чем-то размером с Марс или между Марсом и Землей по размеру и массе (под размером я подразумеваю не только «твердую» часть, но и внешние слои атмосферы, как можно было бы увидеть в окуляре - Венера). Титан). Теперь, подумайте об этом, как о более здоровенной версии Титана со значительно расширенной и более плотной атмосферой ... это можно назвать газовой планетой? Кроме того, природа не должна в точности соответствовать нашим классификациям / ожиданиям.

Я знаю, что водород и гелий очень летучие и имеют небольшую атомную массу, но я предполагаю, что в очень холодной окружающей среде, например, несколько АЕ вокруг красно-коричневого карлика, маленькая планета с небольшой массой (что означает низкую скорость выхода) может сохранить всю свою первоначальную атмосферу в течение эонов.

Смею сказать, что даже самые креативные писатели-фантасты не могут предсказать разнообразие планет, которые открываются в наши дни!

Бруно Алесси
источник
1

Поскольку газовые гиганты имеют низкую плотность, они обычно весят меньше, чем скалистая планета того же размера. Это также означает, что гравитация очень низкая, и она не сможет очистить его окрестности. Таким образом, он не определяется как планета.

Рино
источник
1
Что если у них ядро ​​высокой плотности? Например, газовая планета массы Земли с скалистым ядром размером с Марс?
Петер говорит восстановить Монику
@peterh В какой момент скалистое ядро ​​превращает его из газового карлика в скалистую планету с густой атмосферой (ср. Венера)
Майкл,
@ Майкл Хотя Венера имеет более плотную атмосферу по сравнению с Землей, она абсолютно несопоставима, например, с Ураном. Вся масса Урана - это газ, в то время как атмосфера Венеры хоть и толстая, но практически ничто по сравнению с массой всей планеты. Планета с такой структурой, которая имела бы, например, скалистое ядро ​​размером с марсианское ядро ​​и газообразную атмосферу массой Земли, не существует в Солнечной системе, и знания экзопланет очень далеки от ее обнаружения. Но это кажется мне возможным. Я только спросил, что если он существует.
Петер говорит восстановить Монику