Поскольку ожидается, что планеты будут конденсироваться из диска, кружащегося вдоль экватора вращающейся протозвезды, можно было бы ожидать, что их орбиты будут лежать, как минимум, примерно в одной плоскости. Они могут быть искажены гравитационным взаимодействием с телами, прилетающими извне, но когда орбита одной из планет в системе значительно отклонена от орбит других планет (например, как у Плутона в нашей системе), вы можете предположить, что сама эта планета — бывший сторонний объект, который был захвачен гравитацией.
Характеристики планет, как и характеристики звёзд, в значительной степени определяются их массами. В случае планет существует и другой важный определяющий фактор: природа первичной звезды, или «солнца», и расстояние, на котором вращается планета. Более того, эти факторы взаимодействуют друг с другом.
В нашей Солнечной системе планеты (за возможным исключением Плутона, который может быть объектом стороннего происхождения), естественным образом явственно делятся на две широкие категории. Самые внутренние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — могут быть объединены в категорию «землеподобных»: это относительно небольшие каменистые тела, в атмосфере которых (если таковая имеется) есть большое количество таких газов, как азот, водяной пар, углекислый газ и кислород. Внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — это «юпитеры»[6] (то есть, планеты, сходные с Юпитером): газовые гиганты значительно большего размера, чем землеподобные, с плотной атмосферой (по крайней мере, у некоторых из них может даже не быть твёрдого ядра), состоящей в основном из тех же видов лёгких газов, которые обычно встречаются в межзвёздной среде (много водорода и гелия, и в меньшем количестве — метан и аммиак).
То, что планеты земной группы расположены близко к Солнцу, а юпитеры дальше — это не случайность. Вполне возможно, что первоначально у всех планет в целом был тот же самый состав, что и у протозвёздной туманности, из которой они образовались. Юпитеры, удалённые от первичной звезды, всё ещё сохраняют определённое сходство с этим составом, а также большую часть своей первоначальной массы. Землеподобные планеты утратили большую часть своей исходной массы, в частности, самые лёгкие газы, потому что их близость к центральному телу нагревала эти лёгкие газы настолько сильно, что они вырывались из уз их гравитации.
Для писателя-фантаста «земли и юпитеры» — это, вероятно, слишком простая и ограниченная классификация для всех видов планет, которые могут существовать. Различия внутри каждого из классов достаточно велики — например, Меркурий значительно меньше и горячее Земли, практически лишён атмосферы, тогда как Венера примерно такого же размера, как Земля, но обладает гораздо более плотной атмосферой, и у неё гораздо более горячая поверхность. Если во Вселенной так много планет, как кажется, то маловероятно, что в нашей небольшой локальной коллекции есть образцы всех возможных типов. В других планетных системах могут существовать, например, планеты, занимающие промежуточное положение между Землёй и Нептуном, или более массивные, чем Юпитер.
Поскольку природу планет должны определять законы физики и химии, мы можем сделать несколько обоснованных предположений о типах, которые могли бы существовать. Как писатель-фантаст, я счёл полезным писать о них в рамках расширенной системы классификации, описанной писателем-фантастом Полом Андерсоном (в книге «Есть ли жизнь в других мирах?» (“Is There Life on Other Worlds?”)): супер-юпитеры, юпитеры, мини-юпитеры, суперземли, земли и миниземли.
Масса этих планет могла бы в несколько раз превышать массу Юпитера. Это очень большие объекты, с массой, в десять или пятнадцать раз превышающей массу Юпитера, могут представлять собой пограничные объекты между звёздами (которые светят своим собственным светом) и планетами (которые не дают света). У них могут быть довольно горячие ядра, и если бы они были чуть более массивными, то в них могли бы начаться собственные термоядерные реакции. (Такие объекты иногда называют «коричневыми карликами».) По составу супер-юпитеры должны быть достаточно сильно похожими на звёзды, со значительным преобладанием водорода, большим количеством гелия и «следовыми количествами» всего остального (что, по нашим подсчётам, всё равно может означать довольно большие, хотя очень широко распределённые массы).
6
Здесь и далее по тексту нужно иметь в виду, что принятая в наше время классификация экзопланет сложилась позже времени написания книги и отличается от используемой здесь. —