Artystyczne przedstawienie planetyOGLE-2005-BLG-390L b, która jest przykładem superziemi krążącej po odległej orbicieWyobrażenie planety zbudowanej ze związków węgla
Superziemia –planeta pozasłoneczna o masie większej odmasy Ziemi i należąca do typuplanet skalistych. W zależności od definicji masa tego typu planety może wahać się od 1 do 10[1], lub 5 do 10[2] mas Ziemi. Oznaczenie „superziemia” nie oznacza, że z pewnością na powierzchni planety panują warunki zbliżone do ziemskich. Definicja dotyczy tylko typu planety (skalista) i masy (większej od masy Ziemi). Ocenia się, że promień superziemi może być do 3 razy większy niżpromień Ziemi, jednak największe z nich są najprawdopodobniejplanetami oceanicznymi o niskiej gęstości[3].
Planety tego typu prawdopodobnie w większości są zbudowane z materii podobnej do tej, która buduje planety skaliste wUkładzie Słonecznym, czyli głównie zkrzemianów okrywających żelaznejądro planety. Planety powstałe w większej odległości od gwiazdy mogą mieć też znaczną zawartośćlodu wodnego, podobnie jakksiężyce lodowe krążące wokółgazowych olbrzymów w Układzie Słonecznym. Jeżeli na skutekmigracji planetarnej znajdą się one bliżej gwiazdy, gdzie na powierzchni może istnieć ciekła woda, mogą stać się ciałami podobnymi do Ziemi lubplanetami oceanicznymi, całkowicie pokrytymi oceanem.
Nie jest to jednak jedyna możliwość; jeżelidysk protoplanetarny wokół gwiazdy jest ubogi w tlen, za to bogaty w węgiel, formujące się planety będą miały odmienny skład od ciał Układu Słonecznego – utworzą sięplanety węglowe. Prawdopodobnie będą one posiadały żelazne jądro, otoczone warstwąwęgliku krzemu. Skorupa takiej planety może składać się zgrafitu, który na pewnej głębokości przechodzi wdiament, a na powierzchni może występowaćtlenek węgla,metan i inne węglowodory, zależnie od warunków w postaci lodu lub cieczy[4].
Warunki panujące na powierzchni bardzo silnie zależą odnasłonecznienia, jednak w ogólności oczekuje się, że superziemie będą wykazywały bardziej gwałtownątektonikę płyt[5] i silniejszywulkanizm niż Ziemia[6]. Inne badania wskazują jednak, że skorupa takiej masywnej planety może być dostatecznie sztywna, aby tektonika płyt nie mogła się rozwinąć[7].
Jeśli masa odkrytej planety zawiera się między jedną a ok. pięcioma masami Ziemi, to niemal na pewno jest to superziemia. W przypadku ciał masywniejszych nie jest to już takie oczywiste. Ciało może być w rzeczywistości mało masywnąplanetą-olbrzymem, typuNeptuna lub tzw.gorącym neptunem, jeżeli krąży blisko gwiazdy. Superziemie są bardziej zwarte, podczas gdy planety-olbrzymy mają rozległe atmosfery. Dopiero znajomość rozmiarów (promienia) planety może potwierdzić, że zaobserwowana została superziemia. Tę informację daje obserwacjatranzytu, który jednak może zajść tylko wtedy, gdy płaszczyzna orbity planety nie jest znacznie odchylona od osi obserwacji.
Bardziej szczegółowych informacji o atmosferze, klimacie, a być może nawet cechach powierzchni najbliższych planet tego rodzaju mogą dostarczyć planowane naziemne teleskopy o dużejaperturze, jakEkstremalnie Wielki Teleskop Europejski, projekty wykorzystująceinterferometrię wielkobazową oraz teleskopy kosmiczne, takie jak planowane obserwatoriumATLAST.
Pierwsze dwie superziemie:Poltergeist iPhobetor, zostały odkryte przez polskiego astronomaAleksandra Wolszczana jako pierwsze poznane planety pozasłoneczne. Planety te są jednak nietypowe, jako że okrążająpulsar a nie zwykłą gwiazdęciągu głównego. Ukształtowały się one z materii pozostałej po wybuchusupernowej i mogą mieć skład znacznie odbiegający od składu planet Układu Słonecznego.
Ciała o masie kwalifikującej je do kategorii superziemi są bardzo różnorodne i mogą występować zarówno na bardzo odległych orbitach, jak też blisko gwiazdy. PlanetaOGLE-2005-BLG-390L b krąży wokółczerwonego karła w odległości 2,6 raza większej niż Ziemia od Słońca i przypuszczalnie przypominaPlutona budową i warunkami panującymi na powierzchni[8].
Z koleiCOROT-7 b, pierwsza planeta, co do której mamy pewność, że jest skalistą superziemią[9], krąży na tyle blisko gwiazdy, że na powierzchni panuje temperatura ok. 2000K i jest prawdopodobnie pokrytalawą. Planeta ma masę pięciokrotnie większą niż Ziemia i o 70% większą średnicę, a zatem także nieznacznie większą gęstość niż Ziemia.
Z poznanych dotąd planet tego typuGliese 667 Cc wydaje się być najbardziej przyjazna życiu, znajduje się ona wekosferze i na jej powierzchni panują warunki umożliwiające powstanie życia biologicznego w podobnej formie jak na Ziemi[10]. Natomiast spośród najbliższych planet tego rodzaju wyróżniają się GJ 357 b, GJ 357 c i GJ 357 d (odległe od Ziemi o ok. 31lat świetlnych), o których odkryciu ogłosili w lipcu 2019 r. badacze Instytutu Carla Sagana analizujący obserwacje dokonane przy użyciuteleskopu TESS[11].Czerwony karzeł GJ 357 (Gliese 357; wgwiazdozbiorze Hydry) jest gwiazdą trzy razy mniejszą odSłońca, a spośród okrążających ją planet dwie najbliższe mają najpewniej temperatur znacznie wyższe od tych, w których możliwe byłoby życie znane na Ziemi (ponad 250 i ponad 120 stopni Celsjusza), ale na trzeciej planecie, GJ 357 d, temperatura może być na poziomie -53 stopnie[a], ale być może wyższa, jeśli dzięki swej masie (6 razy większej od masy Ziemi[a]) planeta posiada gęstą atmosferę, dzięki której może tam być cieplej, a woda może znajdować się w stanie ciekłym[12].
↑abWg R. Luque i innych↓: teoretyczna temperatura równoważna tej planety Teq = 219,6 ±5,9K, tj. -53,6 ±5,9°C, jej masa Md = 6,1 ±1,0 M⊕ (gdzie symbol M⊕ oznacza masę Ziemi), a jej rok planetarny (okres okrążania macierzystej gwiazdy) trwa 55,7 dni ziemskich.
↑R.R.LuqueR.R. i inni,Planetary system around the nearby M dwarf GJ 357 including a transiting, hot, Earth-sized planet optimal for atmospheric characterization, „Astronomy & Astrophysics”, 628 (A39),2019,DOI: 10.1051/0004-6361/201935801(ang.).