В течение последнего месяца я продолжал работу над внедрением новой классификации планет в SE. «Утвержденная» схема такова:

[класс температуры] [класс летучих] [приставка массы] [класс внутреннего состава]

Класс температуры – практически такой же, как и в предыдущей версии SE, но со слегка изменёнными границами:
криогенная (90 K) холодная (170 K) прохладная (250 K) умеренная (330 K) тёплая (500 K) горячая (1000 K) раскалённая

Такой формат записи означает, что, например, умеренный класс находится между 250 К и 330 К, а жаркий – более 1000 К. Это разделение основано на свойствах некоторых важных веществ:
90 К – предел сжижения азота, метана и других углеводородов – образование очень холодных титаноподобных планет;
170 К – снеговая линия воды в Солнечной системе, температура внешнего края пояса астероидов;
250 К – эффективная (равновесная) температура Земли, предполагаемый минимум средней температуры землеподобной планеты, которая может иметь зоны с умеренным климатом на своей поверхности (с температурой выше точки замерзания воды);
330 К – близко к максимальной температуре на Земле, предполагаемый максимум средней температуры землеподобной планеты, при которой на ней ещё не начинается необратимый парниковый эффект;
500 K и 1000 К – условные границы, которые могут быть скорректированы в будущем для соответствия наблюдательным или теоретическим характеристикам наиболее горячих экзопланет.

Класс летучих – это комбинированное описание атмосферы и гидросферы:
безвоздушная – планета с атмосферным давлением менее 1 нанобар;
пустынная – планета с атмосферным давлением более 1 нанобар, но без жидкости на поверхности;
озёрная – планета с небольшим количеством жидкости на поверхности (озёрами) и, очевидно, с атмосферой (поскольку жидкость не может существовать в вакууме);
морская – планета с морями жидкого вещества, но не полностью покрывающими её поверхность;
океаническая – планета с глобальным океаном, полностью покрывающим поверхность;
суперокеаническая – планета с очень глубоким океаном и экзотическими формами льда, образующимися под давлением на его дне (лёд VI и лёд VII).
Более подробное объяснение будет в следующем блог-посте.

Приставка массы отличается для твёрдых и газовых планет, она выбран для соответствия современной астрономической терминологии в некоторых точках. Здесь «Me» – масса Земли, «Mj» – масса Юпитера = 318 масс Земли.

Твёрдые планеты (феррия, карбония, терра, аквария):
микро (0.002 Me) мини (0.02 Me) суб (0.2 Me) без приставки (2 Me) супер (10 Me) мега

Ледяные гиганты (нептуны):
мини (4 Me) суб (10 Me) без приставки (25 Me) супер (62,5 Me) мега

Газовые гиганты (юпитеры):
суб (0.2 Mj) без приставки (2 Mj) супер (10 Mj) мега

Класс внутреннего состава описывает определяющие вещества, из которых состоит планета:
Феррия – металлы (железо, никель) и сидерофильные элементы, такие как сера. Граница > 50% по массе.
Карбония – углерод и его соединения, такие как карбиды, а также CO и метан. Граница > 25% по массе.
Аквария – вода в виде экзотических льдов и жидкости (но не пара или сверхкритической жидкости – это мининептун). Граница > 25% по массе.
Терра – не феррия, не карбония, а не акавария. Первичным компонентом являются силикаты (горные породы).
юпитер – водород и гелий. Граница > 25% по массе.
нептун – ни один из предыдущих классов. Как правило, H/He составляет менее 25%, другими веществами являются вода/аммиак/метан и каменистое ядро. Акварии со сверхкритической атмосферой из водяного пара классифицируются как мининептуны или субнептуны.

Объясню подробнее, почему классификация такова.

Первые 4 класса – это «земноподобные» или «твёрдые» планеты, обычно называемые «землями» в астрономии. В настоящее время общепринятого разделения на классы по составу, так как астрономы не имеют возможности определить внутреннее строение экзопланет из наблюдений. Они могут только оценить его на основе рассчитанной средней плотности. Её достаточно, чтобы отличить друг от друга земли, нептуны и юпитеры, но промежуточные случаи трудно классифицировать (большая планета из воды неотличима от небольшого нептуна, или массивный нептун неотличим от небольшого юпитера). Исключением является наша Солнечная система – мы можем измерить распределение плотности внутри планеты или луны путём точного измерения движения космического аппарата возле неё. Объединив это со знанием о поведении различных веществах под давлением (а для некоторых планет ещё и используя информацию о распространении сейсмических волн), можно разработать модель внутренней структуры космического тела. Меркурий с его большим железом ядром (60% от массы планеты) классифицируется как феррия в SE. Это соответствует теоретической железной планете. Венера, Земля, Марс, Луна и Ио классифицируются как терры (Земля – морская терра), другие луны газовых гигантов и все карликовые планеты – как акварии. Церера и Европа – сложные случаи, они находятся на границе между террами и аквариями (около 25% воды и льда по массе). Уран и Нептун – это нептуны, Юпитер и Сатурн – юпитеры. В Солнечной системе нет карбоний, этот класс соответсвует теоретической углеродной планете. Аквария соответствует теоретической водной или океанической планете, если она достаточно тёплая, чтобы ледяная кора растаяла; в противном случае она соответствует ледяной планете.

Наиболее используемые приставки массы/размера в современной астрономии – это супер- и суб- для твёрдых планет. Верхняя граница 10 масс Земли для суперземель доволно чётко определена, но нижняя граница отличается в разных источниках. Для SE я выбрал 2 массы Земли, чтобы сделать шкалу более равномерной. Существуют спекуляции о существовании более массивных твёрдых планет, называемых мегаземлями. Возможные кандидаты в мегаземли – Kepler-10c и K2-3d, хотя недавняя переоценка масс переместила их обратно в класс суперземель. Границы класса субземель (в некоторых источниках их назвают миниземлями) также недостаточно чётко определены в литературе, я выбрал их между 0.02 и 0.2 Земных масс, так что Меркурий и Марс попадают в этот класс, но Луна – нет. Интересно, что Ганимед и Титан также попадают в класс субземель (они – субакварии). Класс «мини» введён в SE для планет, менее массивных, чем 0.02 массы Земли – это между массой Луны и Ганимеда. А класс «микро» предназначен для самых маленьких объектов, которые все ещё имеют округлую форму и должны быть классифицированы как планеты/карликовые планеты/луны, в отличие от астероидов, которые имеют неправильную форму. Граница 0.002 массы Земли выбрана условно, просто чтобы сделать шкалу монотонной.

Между астероидами и «планетоидами» нет резкой границы, поскольку она зависит от состава, приливного нагрева и истории тела. Например, Церера имеет массу 0.0001566 масс Земли и округлую форму, в то время как астероид Веста – 0.0000432 масс Земли и уже не круглая. Таким образом, можно предположить, что граница для каменистых астероидов проходит в районе 0.0001 массы Земли. Но есть и контрпример: Мимас (спутник Сатурна) имеет всего лишь 0.0000062 масс Земли и при этом круглый, в то время как Протей (спутник Нептуна) немного более массивен – 0.0000083 масс Земли, но имеет неправильную форму. Таким образом, граница для ледяных тел не может быть определена только их массой. На данный момент SE генерирует слегка рандомизированную границу для каждого процедурного тела, около 0.0001 массы Земли для каменистых и 0.000006 массы Земли для ледяных.

Ледяные гиганты, или «нептуны» – это планеты, образованные преимущественно из водных/аммиачных/метановых льдов (на самом деле, сверхкритической жидкости) и часто с толстой атмосферой из водорода и гелия, составляющей до 25% их массы. Но это также могут быть очень массивные каменистые планеты (более 10 масс Земли), обладающие сверхкритической атмосферой (т.е. в состоянии сверхкритического флюида с огромных давлением и температурой в тысячи градусов). Поэтому термин «нептун» выглядит более уместным, нежели «ледяной гигант»; он также устраняет замешательство от названий вроде «горячий ледяной гигант». Нептуны в SE имеют свою шкалу приставки массы, перекрывающуюся с таковой для твёрдых планет. Подразделение по массе является условным, но астрономы часто выделяют мининептуны в отдельный класс – это небольшие планеты с очень низкой средней плотностью (обычно это скалистые или водные планеты с толстой сверхкритической атмосферой). Он соответствует как “мини-“, так и “суб-” подклассам в SE, но это дополнительное подразделение выполняется для ясности (более подробно – с следующем блог-посте). Меганептуны – это теоретические планеты, более массивные, чем самые маленькие газовые гиганты (~60 масс Земли), но состоящие преимущественно из льдов, а не из водорода и гелия. Вся шкала получилась логарифмический с шагом 2.5: 4-10-25-62.5

В отличие от ледяных гигантов, газовые гиганты, или «юпитеры», состоят преимущественно из водорода и гелия. Водород образует металлический слой глубоко внутри планеты. Планеты c массой Сатурна иногда называют «суб-юпитерами» или «субгигантами», или даже «сатурнами». Таким образом, масса 0.2 Юпитера является хорошим выбором для границы этого класса (масса Сатурна – 0.3 масс Юпитера). 0.2 массы Юпитера примерно равны 60 массам Земли, поэтому класс субюпитеров перекрывается с классом меганептунов. Это подчёркивает различие в природе этих двух типов планет. Масса 2 Юпитера – это около теоретического предела для самой большой (по радиусу) планеты. Более массивные газовые гиганты меньше из-за сжатия газа под действием их огромной гравитации. Такие планеты называются суперюпитерами в этой классификации. И самые массовые гиганты более 10 масс Юпитера называются мегаюпитерами – они близки к пределу массы коричневого карлика (13 масс Юпитеров). Технически, коричневые карлики, в которых закончились термоядерные реакции из-за исчерпания дейтерия, могут быть классифицированы как чрезвычайно массивные планеты. Поэтому класс мегаюпитеров может быть использован для них в будущих обновлениях (сейчас SE не моделирует эволюцию коричневых карликов, поэтому не может определить, окончились ли термоядерные реакции). Суперюпитеры и мегаюпитеры SE соответствуют классу суперюпитеров в литературе, хотя чёткого определения границ класса нет, они сильно варьируются в разных источниках. Шкала приставки массы газовых гигантов напоминает таковую для твёрдых планет, поэтому, по аналогии сними, можно ввести класс миниюпитеров – планет с массой менее 0.02 масс Юпитера (около 6 масс Земли). Правда, сомнительно, что такие маленькие газовые гиганты могут существовать в реальности; генератор планет SE также не производит их.

Эта классификация весьма похожа на ту, которая была предложена Planetary Habitability Laboratory.

Изменения в движке, сделанные для поддержки новой классификации, включают добавление данных внутреннего состава в скрипты планеты. SE генерирует их процедурно, если они не указаны в скрипте, но для планет и лун Солнечной системы нужно иметь реальные данные. Эти данные отображаются в Wiki. Обратите внимание на новую вкладку «Hydrosphere» – она отображает информацию о морях, включая их химический состав, это тема для следующего блог-поста. Процедурный генератор планет теперь создаёт все типы планет, описанные выше, включая мининептуны, карбонии и даже холодные терры.