Введение

Гипотетический тип планеты, содержащей больше углерода, чем кислорода. Углеродная планета – это гипотетический тип планеты, в которой содержание углерода превышает содержание кислорода. Углерод является четвёртым по распространённости элементом во Вселенной по массе после водорода, гелия и кислорода. Термин "углеродная планета" был предложен Марком Кучнером и Сарой Сигер в 2005 году, и они исследовали такие планеты, основываясь на предположении Катарины Лоддерс о том, что Юпитер сформировался из ядра, богатого углеродом. Более ранние исследования планет с высоким соотношением углерода к кислороду включают работу Fegley & Cameron 1987 года. Углеродные планеты могут формироваться, если протопланетные диски богаты углеродом и бедны кислородом. Их развитие будет отличаться от развития Земли, Марса и Венеры, которые в основном состоят из соединений кремния и кислорода. Различные планетарные системы имеют разные соотношения углерода к кислороду; земные планеты Солнечной системы ближе к типу "кислородных планет" с молярным соотношением C/O, равным 0,55. В 2020 году исследование 249 звёзд, аналогичных Солнцу, показало, что у 12% звёзд соотношение C/O превышает 0,65, что делает их кандидатами на формирование богатых углеродом планетарных систем. Экзопланета 55 Cancri e, обращающаяся вокруг звезды-хозяина с молярным соотношением C/O 0,78, является возможным примером углеродной планеты.

Определение

У такой планеты, вероятно, будет железное ядро, как у известных планет земной группы. Вокруг него – расплавленные карбид кремния и карбид титана. Выше – слой углерода в форме графита, возможно, с километровым подстилающим слоем алмазов при достаточном давлении. Во время вулканических извержений алмазы из недр могут подниматься на поверхность, формируя горы из алмазов и карбидов кремния. Поверхность будет содержать замороженные или жидкие углеводороды (например, деготь и метан) и монооксид углерода. Гипотетически возможен круговорот веществ на углеродных планетах с атмосферой, при условии, что средняя температура поверхности ниже 77 °C. Однако углеродные планеты, скорее всего, будут лишены воды, поскольку она не может образоваться из-за того, что любой кислород, доставленный кометами или астероидами, будет реагировать с углеродом на поверхности. Атмосфера на относительно холодной углеродной планете будет состоять преимущественно из углекислого газа или монооксида углерода с заметным содержанием углеродной пыли.

Состав

Предполагается, что углеродные планеты имеют диаметр, схожий с диаметром силикатных и водных планет той же массы, что потенциально затрудняет их различение. Эквиваленты геологических образований, существующих на Земле, также могут присутствовать, но с иным составом. Например, реки могут состоять из масел. Если температура достаточно низкая (ниже 350 К), газы могут фотохимически синтезироваться в длинноцепочечные углеводороды, которые могут выпадать на поверхность в виде осадков. В 2011 году NASA отменила миссию TPF – проект обсерватории, значительно превосходящей по размерам космический телескоп Хаббла, которая могла бы обнаружить подобные планеты. В спектрах углеродных планет не будет наблюдаться вода, но будет зафиксировано присутствие углеродистых веществ, таких как монооксид углерода.

Драугр, Полтергейст и Фобэтор

Пулсарные планеты Драугр, Полтергейст и Фобэтор могут быть углеродными планетами, образовавшимися из остатков звезды, производящей углерод. Углеродные планеты также могут находиться вблизи Галактического центра или в шаровых скоплениях, вращающихся вокруг галактики, где у звезд соотношение углерода к кислороду выше, чем у Солнца. Когда старые звезды умирают, они выбрасывают в космос большие количества углерода. Со временем, с гибелью всё большего числа поколений звезд, концентрация углерода и, соответственно, углеродных планет будет увеличиваться.

Яссен

В октябре 2012 года было объявлено, что планета Янсен демонстрирует признаки того, что она является углеродной планетой. Её масса в восемь раз превышает массу Земли, а радиус – в два раза больше. Исследования указывают на то, что планета "покрыта графитом и алмазами, а не водой и гранитом". Она обращается вокруг звезды Коперник за 18 часов.

Другие богатые углеродом объекты

В августе 2011 года Мэтью Бейлс и его команда экспертов из Технологического университета Суинберна в Австралии сообщили, что у миллисекундного пульсара PSR J1719-1438 может быть двойной звездный компаньон, сжатый в гораздо меньшую планету, состоящую преимущественно из твердого алмаза. Они пришли к выводу, что вокруг пульсара должна вращаться небольшая планета-компаньон, вызывающая обнаружимое гравитационное воздействие. Дальнейшее изучение показало, что, хотя планета относительно мала (диаметр 60 000 км, или в пять раз больше Земли), её масса лишь немного превышает массу Юпитера. Высокая плотность планеты дала команде ключ к пониманию её вероятного состава – углерода и кислорода – и позволила предположить кристаллическую структуру этих элементов. Однако, предполагается, что эта "планета" является остатком испарившегося белого карлика-компаньона, представляющим собой лишь его внутреннее ядро. Согласно некоторым определениям планеты, она не может считаться планетой, поскольку образовалась как звезда. На расстоянии 267 пк (примерно 870 световых лет) и при температуре менее 3000 К, что указывает на её вероятную кристаллизацию, этот белый карлик размером с Землю описывают как "алмазную звезду".

Карые карлики

Планеты вокруг коричневых карликов, вероятно, будут углеродными планетами с недостатком воды.