Суперземли – это класс внесолнечных планет земного типа, состоящих из твердых пород (в отличие от планет – газовых гигантов). Масса и диаметр суперземель превышают массу и диаметр нашей планеты в несколько раз. Открытая в 2009 году планета GJ 1214b вращается возле тусклой звезды GJ 1214, расположенной в созвездии Змееносца на расстоянии около 40 световых лет от Солнечной системы. По оценкам ученых, масса планеты составляет 6,5 земных, а диаметр в 2,63 превосходит диаметр нашей планеты.

Орбита GJ 1214b лежит вне “зоны жизни”, потому что находится слишком близко к звезде – на расстоянии всего 0,014 астрономической единицы. В такой близости от звезды на ней невозможно существование воды в жидком виде, вода там возможна только в атмосфере, в виде пара.

С помощь массива телескопов VLT (Very Large Telescope – Очень Большой Телескоп), расположенного в Чили, астрономы изучали изменение спектра звезды GJ 1214, во время прохождения по её диску планеты GJ 1214b. Анализируя фраунгоферовы линии в спектре, ученые пытались выяснить, какие вещества содержатся в атмосфере планеты.

Точно установить состав атмосферы не удалось, но возникли две версии. Первая – планета окружена плотной атмосферой из водяного пара. Вторая – GJ 1214b обладает водородной атмосферой и закрыта слоем облаков.

Экзопланета GJ 1214 b в 3 раза больше Земли, но вода на Земле составляет только 5 сотых процента от всей массы, а вода этой планеты – целых 10% массы. Она отличается от многих других планет своей странностью. Горячий лед и супержидкая вода – вот что мы обнаружили на ней, если бы вдруг там оказались.

Такие экзотические материалы на Земле ученые смогли создать только в лабораторных условиях, а там – это обычное дело.

Эта планета загадок – мало что точно и достоверно о ней неизвестно. Однако благодаря телескопу «Хаббл» ученые выяснили, что к своей звезде она находится слишком близко, всего на расстоянии около 0,014 астрономической единицы и год на ней проходит всего за 38 часов. Радиус планеты составляет примерно в 2,67 раза больше радиуса Земли.

Большинство астрономов предполагает, что GJ 1214b представляет собой водный мир – планету с небольшим твердым ядром и гигантским океаном вокруг него. Океаны, которые есть на планете, ошеломительно глубокие – 1500 км!

Для сравнения: самая глубокая точка на планете Земля, Марианская впадина, уходит вниз всего на 11 километров.

Атмосфера GJ 1214b – это густой водяной пар с добавлением небольших количеств гелия и водорода. Учитывая крайне высокую температуру на поверхности планеты – около 200 градусов Цельсия – вода в ее океанах должна находиться в крайне экзотическом состоянии. Высокая температура и давление могут стать причиной появления таких экзотичных материалов, как «горячий лед» и «супержидкая вода», которые мы не можем встретить на Земле».

Поскольку, помимо GJ 1214b, ученые успели открыть еще несколько похожих по характеристикам планет, то вполне возможно, что подобные планеты могут быть довольно распространены в космосе.

Водные планеты интересны ученым, в первую очередь, тем, что они могут стать источником внеземной жизни. С этой точки зрения их интересует планета GJ 1214 b, которая состоит из воды практически полностью. Но может ли на ней быть жизнь?

Объект расположен в созвездии Змееносца, расстояние от него до Земли – практически 40 световых лет. Прочие факты о планете GJ 1214b:
• Вращается вокруг одноименной звезды, расположенной на расстоянии 48 млн световых лет от Солнца.
• Находится в созвездии Змееносца.
• Полный оборот планеты вокруг своей звезды занимает всего 1,5 дня.

Планета GJ 1214b – водный мир, который еще называют «суперземлей». По размеру она значительно больше Земли: ее диаметр превышает земной в 2,5 раза. Еще одно отличие от Земли – количество воды на поверхности. Если у нашей планеты это 71%, то у «водного мира» – уже 75%. Но условия, в которых существует вода на GJ 1214b, и водный состав отличаются от земных:
• Поверхность прогревается до 200 градусов, благодаря чему атмосфера состоит из водяного пара в сочетании с некоторыми другими веществами.
• Кипение при такой высокой температуре не происходит из-за высокого давления.
• Под водой встречается горячий лед.
• Вода супержидкая, с невероятной текучестью – она способна литься практически без трения.

Все эти факты говорят о том, что планета GJ 1214b, скорее всего, безжизненна, несмотря на наличие большого количества воды на ней. Но исследования продолжаются, и не исключено, что с помощью современных приборов удастся получить новые результаты исследований, которые опровергнут это утверждение.

Глизе 1214b (часто сокращается до GJ 1214b) – экзопланета, которая вращается вокруг звезды Глизе 1214 была открыта в декабре 2009 года. Её родительская звезда находится в 48 световых годах от Солнца, в созвездии Змееносца. GJ 1214b является наиболее вероятным известным кандидатом на то, чтобы быть планетой полностью покрытой океаном. По этой причине ученые прозвали планету «Водный мир».

Это суперземля, то есть она больше Земли, но значительно меньше (по массе и радиусу), чем газовые гиганты Солнечной системы. После COROT-7b это была вторая суперземля, которая была открыта. Относительная близость к Солнцу позволяет изучать атмосферу планеты с помощью спектроскопических методов.

В декабре 2013 года НАСА сообщило, что были обнаружены облака в атмосфере экзопланеты GJ 1214b.

GJ 1214b была впервые обнаружена проектом MEarth, который ищет небольшие падения яркости, которые могут произойти, когда орбитальная планета ненадолго проходит перед своей родительской звездой. В начале 2009 года астрономы, работающие над проектом, заметили, что звезда GJ 1214 показывает падение яркости такого рода. Затем они более внимательно наблюдали за звездой и подтвердили, что она тускнеет примерно на 1,5% каждые 1,58 дня. Затем были проведены последующие измерения радиальной скорости с помощью спектрографа HARPS на 3,6-метровом телескопе ESO в Ла-Силла, Чили.

GJ 1214b вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего 2 млн км и совершает один полный оборот всего полтора дня.

Радиус GJ 1214 b в 2,7 раз больше земного. Масса планеты почти в 7 раз больше чем у нашей планеты. Учитывая массу и радиус планеты, можно рассчитать ее плотность, которая, по мнению ученых, составляет 1870±400 кг/куб.м. При сравнении с теоретическими моделями плотность, в свою очередь, дает ограниченную, но весьма полезную информацию о составе и структуре планеты.

В связи с относительно небольшим размером родительской звезды GJ 1214b, возможно проведение спектроскопических наблюдений во время прохождения планет. Сравнивая наблюдаемый спектр до и во время транзитов, можно вывести спектр планетарной атмосферы. Исследовательская группа заявила, что ее атмосфера богата водой, но планета не является обитаемой, как наша Земля, поскольку температура на её поверхности может достигать 280 град.С.

Несмотря на высокую температуру, высокое атмосферное давление остановило бы океаны от кипения. Вода на GJ 1214b сейчас имела бы очень странную консистенцию и казалась бы нам очень чуждой и будет больше похожа на горячий лед.

Прежние исследования показали, что Глизе 1214b имеет плотную атмосферу, однако ученые не сразу определили, из чего она состоит – водорода или водяного пара. По массе и радиусу планеты предполагалось, что атмосфера содержит водород и гелий, однако в 2012 году ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, изучив данные телескопа "Хаббл", пришли к выводу, что атмосфера планеты состоит из густого водяного пара с небольшой примесью гелия и водорода.

И вот теперь астрономы из Национальной астрономической лаборатории Японии подтвердили: да, похоже на то, что планета действительно богата водой. Проводя наблюдения при помощи телескопа "Субару", они установили, что атмосфера планеты не обнаруживает того сильного рэлеевского рассеивания, которое бы доказывало наличие в ней водорода.

Между тем не стоит ожидать, что GJ 1214b представляет собой планету-океан в прямом смысле. Скорей всего, высокая температура привела к тому, что вода здесь находится в необычном для Земли состоянии – в виде "горячего льда" и "супержидкой воды".

Уже более десяти лет астрономы пытаются рассмотреть GJ 1214b, экзопланету в 40 световых годах от Земли. Им мешает толстый слой «дымки», покрывающий планету. Новый космический телескоп «Джеймс Уэбб» НАСА (JWST) решил эту проблему. Инфракрасная технология MIRI (Mid-Infrared Instrument) позволяет наблюдать планетарные объекты сквозь дымку, облака или космическую пыль, помогая астрономам в поисках обитаемых планет и ранних галактик.

Группа исследователей использовала JWST для наблюдения за атмосферой GJ 1214b, измеряя излучаемое тепло, вращаясь вокруг звезды-хозяина GJ 1214. Это первый раз, когда ученые напрямую наблюдали свет, излучаемый субнептуном – экзопланетой, которая больше Земли, но меньше Нептуна.

Хотя GJ 1214b слишком горячая, чтобы на ней возможна жизнь в том виде, которую мы знаем, исследователи обнаружили, что атмосфера экзопланеты содержит водяной пар и в основном состоит из молекул тяжелее водорода.

Исследователи сделали еще одно удивительное открытие: GJ 1214b обладает невероятной отражающей способностью. Планета была не такой горячей, как ожидалось. Это говорит исследователям о том, что что-то в атмосфере отражает свет.

Астрономы измерили инфракрасный свет, излучаемый GJ 1214b в течение примерно 40 часов – времени, которое требуется планете для обращения вокруг своей звезды.

В результате новых наблюдений ученые выяснили, что температура на дневной и ночной стороне планеты значительно отличается, то есть как и ожидалось, на скрытой от света звезды стороне температура ниже. Но самое главное, что ученые смогли выяснить уровень этой температуры. По словам авторов исследования, температура на всей планете резко меняется от 165 градусов Цельсия до 279 градусов.

Ученые выяснили, что в атмосфере планеты присутствуют молекулы воды и метана. И эти оба соединения дают важную подсказку, каким образом сформировалась атмосфера этой планеты как изначально водного мира. Ученые пришли к выводу, что, учитывая тот факт, что атмосфера GJ 1214b не полностью соответствует составу ее звезды, то скорее всего она изменилась за миллионы лет эволюции.

По мнению ученых, эта экзопланета сформировалась намного дальше от своей звезды, а затем произошло какое-то событие, которое заставило ее орбиту измениться, и она стала вращаться намного ближе к красному карлику. Чем ближе подлетала планета к звезде, тем больше она теряла разных химических составляющих своей атмосферы, да и сама атмосфера стала меньше.

Пока что астрономы не смогли уточнить полный химический состав планеты, но это будет сделано в будущем. Но точно здесь присутствует водород, вода и метан. Но экзопалента возможно в далеком прошлом имела больше воды в своем составе, а потому изначально была водным миром, считают ученые.

Стоит отметить, что по меркам космоса ее удаленность от настоящей Земли не так уж велика – всего каких-то 40 световых лет отделяют человечество от мира горячего льда и супержидкой воды. Правда, изначально ученые предполагали, что планета состоит из воды на 75% и на 25% из камней и железа, а в атмосфере преимущественно содержатся водород и гелий. Данные предположения делались на основании массы и радиуса планеты, по которым специалисты определили примерную плотность и гравитацию.

Однако такие выводы стали ошибочными. В 2012 году группе астрономов удалось выяснить точный состав атмосферы планеты. Оказалось, что GJ 1214 b окутана густым водяным паром, и в нем лишь в небольших количествах присутствуют гелий и водород.

Интересно, как был установлен подобный факт, ведь ни один аппарат за такой короткий промежуток времени не смог бы преодолеть расстояние в 13 парсек (40 световых лет). Чтобы определить состав атмосферы, ученые использовали возможности телескопа Хаббл. С помощью него астрономы наблюдали за тем, как изменяется спектр излучения красного карлика, когда он проходит через атмосферу экзопланеты.

Состав же самой планеты по сей день до конца не изучен. Однако есть весьма обоснованные предположения. По мнению ученых, Глизе 1214b является водяной планетой ‒ так сказать, планета-океан с твердым ядром. Однако глубина данного океана – самый неизученный вопрос.

Но, по мнению ученых, на GJ 1214b невозможно обнаружить жизнь. Все потому, что орбита экзопланеты проходит довольно близко от красного карлика, что делает ее очень горячей. Всего 2 млн км отделяют ее от материнской звезды, что в 75 раз меньше расстояния от Земли до Солнца.

Теоретически температура поверхности GJ 1214b может достигать 280 град.С, в случае, если ее отражательная способность (альбедо) почти равна нулю. Если же экзопланета обладает большим альбедо, например, как у Венеры, то температура достигнет 120 град.С. Авторы исследования отмечают, что вода под действием подобных температур и высокого давления, должна иметь необычное состояние, экзотическое. Как уже говорилось, это горячий лед и супержидкая вода. На Земле воссоздать подобные условия довольно сложно даже в лабораториях.

Как и было обещано, с началом работы космического телескопа «Джеймс Уэбб» открытия посыпались, словно из рога изобилия. В новой научной работе описаны измерения потока излучения от суперземли Глизе 1214b – любопытнейшего небесного тела, расположенного сравнительно неподалеку от Солнечной системы. Ученые впервые смогли так подробно изучить экзопланету этого класса.

Во время наблюдений космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) с помощью спектрометра Miri (Mid Infrared Instrument) запечатлел полную орбиту экзопланеты GJ 1214b. То есть данные для анализа включали не только дневную, но и ночную сторону суперземли. В атмосфере подтвердилось наличие металлов – так астрофизики называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Кроме того, спектральный анализ показал, что атмосфера GJ 1214b содержит воду и метан.

Для дневной стороны планеты средняя температура составила плюс 280 градусов Цельсия, для ночной – 160 градусов. Это согласуется с более ранними данными наблюдений. Такая существенная разница между днем и ночью обусловлена тем, что GJ 1214b всегда обращена к звезде одной стороной. Она вращается вокруг своего солнца на расстоянии всего в одну седьмую астрономической единицы, при этом неизбежен приливный захват.

Еще одно важное измерение: более половины получаемого от звезды излучения GJ 1214b отражает, и в нагреве атмосферы оно не участвует. Это также подтверждает более ранние предположения о том, что поверхность планеты скрыта плотными облаками. На протяжении полутора десятилетий астрономы пытались найти способ заглянуть сквозь них – без этого до появления JWST в арсенале ученых определить состав атмосферы было практически невозможно.

Суперземля Глизе 1214b (GJ 1214b) – первая экзопланета меньше Нептуна, но крупнее Земли, обнаруженная у красного карлика. Ее радиус примерно в 2,7 раза больше земного, а масса – в 7 раз. На момент открытия в 2009 году она также была второй суперземлей, для которой удалось определить одновременно массу и радиус. Своего имени планета пока не имеет, но скоро получит в рамках проекта Международного астрономического союза NameExoWorlds.

Вращается GJ 1214b вокруг звезды Глизе 1214 (Gliese 1214), находящейся в 48 световых годах от Земли. Это небольшой красный карлик в пять раз меньше нашего Солнца и в 28 тысяч раз менее яркий. По своим «массогабаритным характеристикам» Глизе 1214b выглядит типичным субнептуном – так называют подтип суперземель, которые ближе по массе к Нептуну, чем к Земле.

Что наиболее интересно для ученых, так это остальные характеристики планеты, в первую очередь – состав ее атмосферы. Трансмиссионная спектроскопия – изучение спектра света звезды, прошедшего через атмосферу изучаемого объекта – не внесла ясности. Несколько разных измерений показали противоречивые результаты. Новые данные на основании наблюдений JWST существенно проясняют картину.