Хотя в Солнечной системе нет планет с радиусами между 1 и 3.8 радиусов Земли, в Галактике планеты таких размеров широко распространены. По данным, полученным космическим телескопом им. Кеплера, примерно 24% звезд имеют планеты с радиусами от 1 до 4 земных и с периодами от 5 до 50 земных суток. Естественно возникает вопрос: каковы свойства этих планет? Где проходит граница между малыми гигантами вроде
Урана и
Нептуна и планетами земного типа?
Чтобы ответить на эти вопросы, Джеффри Марси (Geoffrey W. Marcy) и Лоурен Вайс (Lauren M. Weiss) проанализировали отношение масса/радиус для 63 планет, чьи радиусы оказались меньше 4 радиусов Земли, периоды – короче 100 земных суток, а массы измерены методом лучевых скоростей или методом тайминга транзитов. Также в данном анализе использовались параметры планет Солнечной системы.
Первое, что бросается в глаза при взгляде на графики – огромный разброс данных вокруг среднего тренда. Массы планет одного размера могут отличаться на порядок, что говорит как о значительных погрешностях измерений, так и о возможности принципиально разного состава, средней плотности и эволюции планет одинаковой массы. Однако, в общем и целом картина выглядит такой:
Для радиусов планет R > 1.5 радиусов Земли массу планеты можно оценить по формуле: M/M
Земли = 3.24 (R/R
Земли)
0.8.
Для радиусов планет R < 1.5 радиусов Земли формула для массы меняется: M/M
Земли = 1.08 (R/R
Земли)
3.45.
Граничное значение массы, разделяющее преимущественно планеты с земным (железокаменным) составом и планеты со значительной долей летучих (океаниды и мини-нептуны) оценивается в 2.7-3 масс Земли. При этом не стоит забывать, что данный вывод сделан для планет с периодами короче 100 земных суток, т.е. достаточно горячих – за снеговой линией граничное значение массы может быть гораздо меньше или вообще отсутствовать (т.е. содержать значительное количество летучих будут планеты любой массы).