|
Мини-Нептуны могут иметь задымленные атмосферы
|
|
|
|
Астронавты, вращающиеся вокруг Земли в рамках миссии «Артемида», передали прекрасные четкие фотографии континентов, облаков и океанов. Но мы можем быть исключением. Согласно новому исследованию ученых из Чикагского университета, многие планеты во Вселенной могут быть окутаны облаками сажи. Их анализ объясняет любопытную тенденцию, наблюдаемую астрономами, направляющими телескопы на далекие планеты за пределами нашей Солнечной системы. У многих из этих миров были атмосферы, которые демонстрировали странно однообразные показания.
|
|
|
|
Согласно исследованию, это может быть связано с тем, что высокие температуры и сокрушительное давление на этих планетах в совокупности создают «фабрики сажи», подобные двигателям внутреннего сгорания на Земле, которые окутывают планеты смогом.
|
|
|
|
«Это как если бы в глубокой атмосфере планеты находился природный дизельный двигатель», — сказал Джихён Ян, научный сотрудник Чикагского университета и первый автор статьи, опубликованной 18 мая в журнале The Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
Подсказка из другой области
|
|
|
|
По мере того, как ученые каталогизируют планеты в далеких звездных системах, они обнаружили, что более трети из них относятся к особому типу, не имеющему аналогов вблизи нас. Эти планеты, которые ученые назвали «мини-Нептунами», немного больше Земли, но меньше Нептуна, и окутаны плотными атмосферами.
|
|
|
|
|
|
|
Но на этом наши знания о них заканчиваются. Поскольку мы не можем наблюдать далекие планеты напрямую и вынуждены использовать хитрые обходные пути для их изучения, по мере расширения наших знаний возникают новые загадки.
|
|
|
|
Одна из таких загадок: по мере того, как мощный новый космический телескоп Джеймса Уэбба добавлял все больше и больше информации об этих мини-нептунах, в данных появлялась странная, но устойчивая кривая. У планет в определённом температурном диапазоне, как казалось, были очень непрозрачные атмосферы.
|
|
|
|
Никто точно не знал, что именно могло содержаться в этих атмосферах, вызывая такие показания. Но эта кривая нашла отклик в голове Янга.
|
|
|
|
Янг защитил докторскую диссертацию, работая химическим инженером над двигателями внутреннего сгорания. Он видел тысячи подобных кривых. Реактивные двигатели, дизельные двигатели, бензиновые двигатели — все они демонстрировали схожую кривую при изменении температуры сгорания.
|
|
|
|
«При сжигании этого топлива образуется чёрный дым, и если посмотреть на частицы под современными микроскопами, можно увидеть эти красивые сотоподобные структуры», — сказал Янг.
|
|
|
|
Эти сотоподобные структуры представляют собой класс молекул, известных как полициклические ароматические углеводороды, и образуются при взаимодействии водорода, углерода и кислорода при высоких температурах. В совокупности они образуют сажу в выхлопных газах грузовиков или в масляном фильтре двигателя легкового автомобиля.
|
|
|
|
Эти температуры не совсем совпадали с температурами планет. Но Ян и его коллеги знали, что атмосферы этих планет плотные и тяжёлые. Они понимали, что глубже давление и температура будут выше — и эти температуры будут соответствовать условиям образования сажи.
|
|
|
|
«Пик точно совпадает», — сказал Ян. «Все текущие наблюдения за планетами соответствуют нашей модели».
|
|
|
|
Замутнённость вполне может быть облаками сажи, образовавшимися в глубинах планет и всплывшими на поверхность.
|
|
|
|
Следует уточнить, что такие заполненные сажей атмосферы сделали бы и без того непригодную для жизни планету ещё менее привлекательной для человека. Эти мини-Нептуны вращаются так близко к своим звёздам, что они невыносимо горячие, а их поверхности, вероятно, покрыты морями магмы или находятся под таким высоким давлением, что затвердевают, как алмаз.
|
|
|
|
Но это открытие интригует учёных, поскольку соотношение углерода и кислорода на этих планетах, вероятно, может дать представление о том, как и где планеты первоначально образовались в их солнечных системах.
|
|
|
|
Количество сажи может служить индикатором для более точного измерения этих соотношений — и, таким образом, позволит узнать больше о формировании планет, включая дополнительные подсказки для сужения круга поиска обитаемых планет.
|
|
|
|
«Насколько мне известно, это первый случай применения химической инженерии в области изучения экзопланет», — сказал Ян. «Я думаю, это отличный пример, показывающий, почему наличие людей из разных областей знаний может помочь нам разгадать эти тайны».
|
|
|
|
Источник
|
