Многие экзопланеты с низкой плотностью, которые могут быть планетами-океанами или аквариями, на самом деле могут относиться к другому типу — углеродным планетам.
Они тоже могут иметь малую плотность. Некоторые водные миры по составу напоминают кометы Солнечной системы, утверждают авторы нового исследования. Такие миры можно назвать "угольными" или "сажистыми". Среди них особенно распространены маленькие газовые миры с "сажистыми" материалами, включающими тугоплавкий органический углерод. Эти материалы богаты углеродом, водородом, кислородом и азотом (CHON).
В нашей системе углерода достаточно. Но у других звезд его содержание может преобладать. В Солнечной системе углерод концентрируется в кометах. Они, как и астероиды, являются остатками формирования Солнечной системы. В протопланетном диске также было много углеродных соединений. Поэтому исследователи предложили ввести понятие «линии сажи».
Эта линия находится ближе к звезде, чем снеговая, и определяется расстоянием, на котором углеродные соединения стабильны и могут в большом количестве включаться в состав планет. Таким образом, близко к звезде формируются каменные планеты, затем, возможно, идут «чисто» углеродные миры и планеты-«сажи», а дальше — «водные миры». Последние тоже могут в себе содержать углеродные соединения.
В отличие от углеродных миров, содержание углерода и углеродных соединений в планетах-«сажах» может составлять до 25% от их массы. Расчеты показывают, что такие планеты можно определить по составу атмосферы. Геологические процессы на их поверхности должны приводить к образованию атмосферы, богатой метаном и углеводородной дымкой. Планеты-«сажи», возможно, напоминают Титан, спутник Сатурна.
Джи Ли и её коллеги отмечают, что акварии также делятся на два типа: «сухие» и «мокрые» водные миры. В «сухих» содержание воды не превышает четверти массы, и они не сильно отличаются от планет земного типа, к коим относятся все твердые миры, а в мокрых — содержание воды может занимать почти весь состав. Впрочем, ученые отмечают, что даже в мокрых мирах «сажа» должна составлять 15-20% массы.
К сожалению, определить, углеродная это планета, планета «сажи» или водный мир, только по массе и радиусу невозможно. Чтобы понять, нужно хотя бы знать химический состав звезды, ведь планеты во многом зависят от своих светил. Однако даже это не даст точного ответа. Наиболее перспективный метод на сегодня — анализ атмосфер с помощью космических телескопов, например, JWST
Среди ранее обнаруженных миров, изученных телескопом TESS, выделяется [ d]. Её атмосфера богата углекислым газом и метаном, что в сочетании с высоким соотношением углерода к кислороду позволяет предположить, что это планета-«сажа».
Могут ли быть обитаемыми такие «угольные» планеты?
Вопрос остается открытым. С одной стороны, обилие углерода может «затвердить» недра планеты, лишив ее геологической активности и магнитосферы. С другой стороны, метан в атмосфере и вода на поверхности могут создать условия для предбиологической химии.