Supermaa

Taiteilijan näkemys eksoplaneetasta D 215497 b kuumana supermaana.

Supermaa on Maata suurempi planeetta, joka koostuu pääosin raudasta ja silikaattikivistä kuten Maakin. Supermaa voi olla elinkelpoinen tai elinkelvoton. Sen massa on noin 1–10 Maan massaa.

Ominaisuudet

Monet supermaapallot saattavat olla vetisiä.

Rakenne

Supermaa muistuttaa Maata siinä suhteessa, että se on rakentunut pääosin raudasta ja piipitoisista silikaattimineraaleista. Supermaan keskustassa on rautaydin, jota ympäröivät silikaattipitoiset vaippa ja kuori. Löydetystä eksoplaneetoista tiedetään useimmissa tapauksissa vain massa. Tämän perusteella voidaan yrittää arvioida sitä, onko kyseessä supermaa vai ei.

Supermaan massa on 1–10 Maan massaa. Painovoima on alle kolme g. Jos massa on yli 10 Maan massaa, planeetalla on melko varmasti vetyvaippa ja silloin se on luultavimmin Neptunuksen kaltainen jättiläisplaneetta. Supermaapallon edellytetään lisäksi kiertävän keskustähteään melko lähellä sitä.

Joidenkin teorioiden mukaan tyypillisen supermaan ydin on kiinteää rautaa suuren tiheyden takia. Rauta saattaa kiinteytyä jopa 10 000 K:ssa. Tällöin supermaalla ei useinkaan olisi kosmiselta säteilyltä suojaavaa magneettikenttää. Niinpä elinkelpoisen supermaan massa saattaisi olla magneettikentän puolesta korkeintaan 2-5 Maan massaa. Ei kuitenkaan tiedetä, estääkö magneettikentän puute elämän synnyn tai olemisen. Magneettikentän puutteella lienee vaikutusta kaasukehään. Supermaan vaipassa sattaa olla paljon Maan vaipassa hieman harvinaisempaa postpetrovskiittia.

Supermaan pinta lienee suhteellisen tasainen ja vuoret matalia, koska eroosio on nopeaa. Nykyään geologista aktiivisuutta pidetään yleisesti ottaen elämälle hyvänä, vaikka se aiheuttaakin paikallisia katastrofeja kuten tulivuorenpurkauksia ja maanjäristyksiä. Tämä johtuu siitä että Supermaassa nopea silikaattisykli kierrättää planeetan ilmakehän kaasuja ja muun muassa tasaa lämpötiloja sekä tuottaa elämän tarvitsemaa hiiltä yhteyttämistä varten ilmakehään.

Tektoninen toiminta

Taiteilijan näkemys eksoplaneetasta Gliese 581 c kiviplaneettana, jolloin se olisi supermaa.

Supermaan mannerlaatat ovat ohuita ja nopeasti uusiutuvia. Vertailun vuoksi noin kymmenesosan Maan massaisella Marsilla oli historiansa alussa vain hienoista laattatektoniikkaa, ja Maata hieman pienemmällä Venuksellakin nykyään vain vähän. Toisaalta sen suuri painovoima hidastaa mannerlaattojen liikettä.

Supermaiden suuremman massan seurauksena niiden vaipassa esiintyvät konvektiovirtaukset ovat voimakkaampia kuin Maan kokoluokan planeetoilla. Tämän vuoksi litosfääri on Maankaltaisen planeetan litosfääriä ohuempi ja tektoninen toiminta jokseenkin vääjäämättä aktiivisempaa kuin pienillä kiviplaneetoilla. Tektonisesti aktiivisen supermaan ilmakehässä on luultavasti merkittäviä määriä hiilidioksidia tai rikkidioksidia. Tämä on mielenkiintoinen tulos, sillä nykykäsityksen mukaan aktiivinen laattatektoniikka näyttelee merkittävää roolia tarkasteltaessa mahdollisuuksia elämän synnylle ja kehitykselle muilla planeetoilla ja näin supermaat saattavat olla merkittävästi pieniä kiviplaneettoja otollisempia paikkoja elämän esiintymiselle.

Mahdollinen elinkelpoisuus

Supermaan suuri geologinen aktiivisuus tuottaa hiilidioksidia kaasukehään ja ylläpitää karbonaatti-silikaatti-sykliä voimallisemmin kuin maassa. Tämä edistää elämän olemassaoloa siellä, samoin kuin se että supermaan kaasukehä ja höyrystyvät vesivarannot karkaavat hitaammin avaruuteen kuin Maassa. Tiede-lehdessä 3/2006 spekuloitiin, minkälaista elämä voisi olla erilaisilla eksoplaneetoilla. Supermaasta sanottiin, että koska painovoima on siellä voimakkaampi suuremman massan takia, olisi siellä tiheä kaasukehä ja siksi kasvihuoneilmiö, minkä ansiosta osassa planeettaa olisi runsaasti sateita ja osassa aavikko-oloja. Eläimet ja kasvit olisivat litteitä ja maanpinnanmyötäisiä, mutta suurin osa elämästä luultavasti keskittyisi meriin, missä painovoima ei haittaa niin paljon.

Supermaiden havaitseminen

Corot-7b on supermaa, vaikka onkin elinkelvottoman lähellä keskustähteään.

Koska supermaapallojen massa on määritelmällisesti pieni, niiden aiheuttama signaali on heikko ja siksi näiden kohteiden havaitseminen on perinteisesti ollut haastavavampaa kuin jättiläisplaneettojen havaitseminen. Niiden arvioidaankin olevan kaikkien planeettahavaintojen joukossa aliedustettuna. Käytännössä tehokkaimpia havaintomenetelmiä supermaapallojen havaitsemiseksi ovat ylikulkuhavainnot ja erityisesti mikrolinssi-ilmiö.

Euroopan eteläisen observatorion tutkijaryhmän mukaan maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa kymmeniä miljardeja.

Havaintohistoria

Ensimmäinen supermaa löydettiin vuonna 1991 kiertämässä pulsaria PSR B1257+12. Ensimmäinen normaalia tähteä kiertävä supermaapallo – 7,5 Maan massainen Gliese 876 d – löydettiin kuitenkin vasta vuonna 2005. Sittemmin supermaapalloiksi luokiteltavia planeettoja on löytynyt useita.

Havaintojen mukaan eksoplaneetta COROT-7b on varmuudella supermaa. Sen massa on noin viisi Maan massaa ja säde 1,68 Maan sädettä. Tämä supermaapallo on lähellä keskustähteään kiertävä kuuma niin sanottu ktooninen planeetta, jonka pintalämpötila on 1 000–1 500 °C. Corot-7b:n toinen pallonpuolisko on laskujen mukaan sulaa laavaa.

Katso myös

• Planeettaluokitus
• Valtameriplaneetta