Она должна была бы полностью лишиться атмосферы из-за экстремальной жары, но в итоге только удивила ученых.
Согласно давно принятым моделям астрономии и планетологии, чем ближе каменистая планета вращается вокруг своей центральной звезды, тем меньше вероятность того, что она способна сохранить газовую оболочку. Прямое воздействие звездного ветра, возникающее из-за близости, и непрерывная бомбардировка высокоэнергетическими фотонами, согласно физическим законам, должны за короткое время полностью испарить атмосферу в космос.
Однако исследователи Чикагского университета обнаружили явление, значительно противоречащее ожиданиям: на части так называемых ультрагорячих "лавовых миров" сохранилась плотная, массивная атмосфера, пишет Index.
Специалисты теперь идентифицировали самого холодного на сегодняшний день представителя этого необычного семейства планет, а открытие может дать неожиданную зацепку не только для исследования обитаемых зон, но и для понимания самого раннего периода Земли, покрытого магматическим океаном.
Каменистые планеты, вращающиеся в экстремальной близости к своей центральной звезде, из-за гравитационных приливных сил почти без исключения становятся синхронизированными по вращению.
Это означает, что период их вращения вокруг оси совпадает с периодом обращения, то есть, подобно Луне Земли, они всегда обращены к звезде одной и той же стороной.
На дневном полушарии из-за этого температура взлетает до чудовищных высот: в большинстве случаев она комфортно переходит порог в 800°C, где силикатные породы уже плавятся и текут в виде поверхностных лавовых океанов, тогда как погруженная в вечную ночь темная сторона смотрит в лицо ледяному холоду бесконечного космоса.
Однако свежие астрономические наблюдения показывают, что дневная сторона части этих лавовых планет значительно холоднее, чем диктовала бы непосредственная близость к звезде и уровень облучения.
Эта разница температур – безошибочный признак того, что нечто отклоняет поступающее чудовищное количество тепла: либо высотная облачность отражает свет прямо обратно в космос, либо динамично циркулирующая, плотная атмосфера переносит жар на ночное полушарие – а согласно наиболее вероятному сценарию, эти два механизма работают, дополняя друг друга.
Наличие атмосферы на лавовой планете само по себе уже физическая загадка. Раскаленная поверхность закономерно создаёт раскалённую атмосферу, а высокая тепловая энергия придаёт молекулам газа огромную кинетическую энергию, достаточную, чтобы преодолеть гравитацию и вырваться в межпланетное пространство. К этому добавляется прямое, разрушительное излучение звезды.
Как сформулировал доктор Эдвин Кайт, профессор Чикагского университета и руководитель исследования, согласно здравой теории, чем ближе каменистая планета вращается вокруг своей звезды, тем труднее ей удержать какую-либо газовую оболочку.
Именно поэтому Кайт и его аспиранты начали систематически изучать известные ультрагорячие каменистые планеты, чтобы выяснить, где проходят границы сохранения атмосферы.
Однако результаты опровергли все предварительные модели: вместо того чтобы обнаружить атмосферные следы на относительно более прохладных, менее интенсивно облучаемых лавовых мирах, наличие плотной атмосферы удалось выявить именно у самых экстремально горячих планет.
Именно это делает исключительно интересным объект свежего исследования – экзопланету под обозначением HD 3167 b, которая оказалась самой холодной из всех идентифицированных на сегодня лавовых планет с атмосферой. Физические параметры этой системы поразительны:
Радиус планеты примерно на 60% превышает земной, то есть речь идёт о так называемой суперземле. Ее орбита настолько узкая, что она совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 23 земных часа. Судя по яркости центральной звезды, при наличии плотной атмосферы температура дневной стороны должна была бы достигать или превышать 2200°C.
Однако телескопические измерения и спектральный анализ отраженного света указывают лишь на температуру поверхности в 1500°C. Хотя это все еще непостижимо жарко, разница с моделью составляет около 700 градусов недостачи.
Теоретически, конечно, можно было бы предположить, что поверхность планеты состоит из какой-то чрезвычайно светлой, белой породы, эффективно отражающей свет, однако, по расчётам исследовательской группы, эту разницу наиболее вероятно объясняет наличие плотной атмосферы, функционирующей как теплообменник.
Все это означает, что либо существует до сих пор неизвестный температурный порог, выше которого выживание атмосферы обеспечено – и HD 3167 b балансирует именно на этой границе, – либо она способна сохранять свою оболочку благодаря какому-то уникальному геологическому процессу там, где похожие по своим характеристикам собратья уже давно её потеряли.
Член исследовательской группы Брэндон Кой указал, что сейчас главный вопрос заключается не просто в самом факте существования газовой оболочки, а в её точном химическом составе.
Ранее научное сообщество полагало, что если атмосфера и существует в подобной адской жаре, она может состоять исключительно из испарившихся с поверхности силикатов и каменных паров, парящих в форме аэрозоля.
Однако новейшие спектроскопические данные указывают на то, что эти системы значительно сложнее: в атмосфере могут присутствовать в значительной концентрации более тяжёлые газы, такие как углекислый газ, угарный газ или даже водяной пар.
Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, выходит далеко за рамки простого каталогизирования далёких звёздных систем. Хотя Земля вращается значительно дальше от Солнца, чем HD 3167 b от своей звезды, на раннем этапе истории Солнечной системы наша собственная планета прошла через пугающе похожее состояние.
Когда во время формирования планет гигантские астероиды и протопланеты врезались в молодую Землю, высвобождавшаяся кинетическая энергия точно так же расплавила поверхность в глобальный магматический океан.
По мнению специалистов, любая новая информация, которую удастся получить об этих экстремальных экзопланетах – о взаимодействии лавовой поверхности и расположенного над ней газового слоя, – напрямую поможет учёным точнее моделировать раннее развитие мантии формирующейся Земли, становление её атмосферы и первые шаги на пути к последующему обитаемому состоянию.
Ранее УНИАН сообщал, что в необычном месте были найдены окаменевшие 150 миллионов лет назад яйца.