Вона мала б повністю втратити атмосферу через екстремальну спеку, але в підсумку лише здивувала вчених.
Згідно з давно прийнятими моделями астрономії та планетології, чим ближче кам'яниста планета обертається навколо своєї центральної зірки, тим менша ймовірність того, що вона здатна зберегти газову оболонку. Прямий вплив зоряного вітру, що виникає через близькість, та безперервне бомбардування високоенергетичними фотонами, згідно з фізичними законами, повинні за короткий час повністю випарувати атмосферу в космос.
Однак дослідники Чиказького університету виявили явище, яке суттєво суперечить очікуванням: на частині так званих ультрагарячих "лавових світів" збереглася щільна, масивна атмосфера, пише Index.
Фахівці тепер ідентифікували найхолоднішого на сьогодні представника цього незвичайного сімейства планет, а це відкриття може дати несподівану зачіпку не тільки для дослідження придатних для життя зон, а й для розуміння найранішого періоду Землі, вкритої магматичним океаном.
Скелясті планети, що обертаються в екстремальній близькості до своєї центральної зірки, через гравітаційні приливні сили майже без винятку стають синхронізованими за обертанням.
Це означає, що період їхнього обертання навколо осі збігається з періодом обертання навколо зірки, тобто, подібно до Місяця Землі, вони завжди звернені до зірки однією й тією самою стороною.
На денній півкулі через це температура злітає до жахливих висот: у більшості випадків вона легко перевищує позначку 800 °C, де силікатні породи вже плавляться й течуть у вигляді поверхневих лавових океанів, тоді як занурена у вічну ніч темна сторона стикається з крижаним холодом нескінченного космосу.
Однак останні астрономічні спостереження показують, що денна сторона деяких із цих лавових планет значно холодніша, ніж можна було б очікувати, зважаючи на безпосередню близькість до зірки та рівень опромінення.
Ця різниця температур – безпомилкова ознака того, що щось відхиляє надзвичайну кількість тепла, що надходить: або висотна хмарність відбиває світло прямо назад у космос, або динамічно циркулююча, щільна атмосфера переносить жар на нічну півкулю – а згідно з найімовірнішим сценарієм, ці два механізми працюють, доповнюючи один одного.
Наявність атмосфери на лавовій планеті сама по собі вже є фізичною загадкою. Розпечена поверхня закономірно створює розпечену атмосферу, а висока теплова енергія надає молекулам газу величезну кінетичну енергію, достатню, щоб подолати гравітацію та вирватися в міжпланетний простір. До цього додається пряме, руйнівне випромінювання зірки.
Як сформулював доктор Едвін Кайт, професор Чиказького університету та керівник дослідження, згідно зі здоровою теорією, чим ближче кам’яниста планета обертається навколо своєї зірки, тим важче їй утримати будь-яку газову оболонку.
Саме тому Кайт і його аспіранти почали систематично вивчати відомі ультрагарячі скелясті планети, щоб з’ясувати, де пролягають межі збереження атмосфери.
Однак результати спростували всі попередні моделі: замість того, щоб виявити атмосферні сліди на відносно прохолодніших, менш інтенсивно опромінених лавових світах, наявність щільної атмосфери вдалося виявити саме у найекстремальніше гарячих планет.
Саме це робить об’єкт нещодавнього дослідження надзвичайно цікавим – екзопланету під позначенням HD 3167 b, яка виявилася найхолоднішою з усіх ідентифікованих на сьогодні лавових планет з атмосферою. Фізичні параметри цієї системи вражають:
Радіус планети приблизно на 60 % перевищує земний, тобто мова йде про так звану суперземлю. Її орбіта настільки вузька, що вона робить повний оберт навколо своєї зірки всього за 23 земні години. Судячи з яскравості центральної зірки, за наявності щільної атмосфери температура денної сторони мала б досягати або перевищувати 2200 °C.
Однак телескопічні вимірювання та спектральний аналіз відбитого світла вказують лише на температуру поверхні в 1500 °C. Хоча це все ще неймовірно спекотно, різниця з моделлю становить близько 700 градусів недобору.
Теоретично, звичайно, можна було б припустити, що поверхня планети складається з якоїсь надзвичайно світлої, білої породи, що ефективно відбиває світло, проте, за розрахунками дослідницької групи, цю різницю найімовірніше пояснює наявність щільної атмосфери, що функціонує як теплообмінник.
Все це означає, що або існує досі невідомий температурний поріг, вище якого виживання атмосфери забезпечено – і HD 3167 b балансує саме на цій межі, – або вона здатна зберігати свою оболонку завдяки якомусь унікальному геологічному процесу там, де подібні за своїми характеристиками супутники вже давно її втратили.
Член дослідницької групи Брендон Кой зазначив, що зараз головне питання полягає не просто в самому факті існування газової оболонки, а в її точному хімічному складі.
Раніше наукова спільнота вважала, що якщо атмосфера й існує в такій пекельній спеці, вона може складатися виключно з випарених з поверхні силікатів та кам’яних парів, що витають у формі аерозолю.
Однак найновіші спектроскопічні дані вказують на те, що ці системи значно складніші: в атмосфері можуть бути присутні у значній концентрації важчі гази, такі як вуглекислий газ, чадний газ або навіть водяна пара.
Дослідження, опубліковане в журналі The Astrophysical Journal Letters, виходить далеко за межі простого каталогізування віддалених зоряних систем. Хоча Земля обертається значно далі від Сонця, ніж HD 3167 b від своєї зірки, на ранньому етапі історії Сонячної системи наша власна планета пройшла через страхітливо схожий стан.
Коли під час формування планет гігантські астероїди та протопланети врізалися в молоду Землю, кінетична енергія, що вивільнялася, точно так само розплавила поверхню, перетворивши її на глобальний магматичний океан.
На думку фахівців, будь-яка нова інформація, яку вдасться отримати про ці екстремальні екзопланети – про взаємодію лавової поверхні та розташованого над нею газового шару, – безпосередньо допоможе вченим точніше моделювати ранній розвиток мантії Землі, що формувалася, становлення її атмосфери та перші кроки на шляху до подальшого стану, придатного для життя.
Раніше УНІАН повідомляв, що в незвичайному місці було знайдено скам’янілі 150 мільйонів років тому яйця.