|
Лавовая планета имеет богатую водородом атмосферу
|
|
|
|
Сейчас 2158 год, и вы защищаете докторскую диссертацию по планетарной вулканологии в Университете Утопия Планития на Марсе. Аспирантам по-прежнему платят меньше прожиточного минимума, так что последние три года вы питались сублимированным раменом. Вы закончили изучение спутника Юпитера Ио, но теперь вам придется покинуть Солнечную систему в поисках хорошего аналога экзопланеты. В то время как вулканизм Ио вызван приливным нагревом, вам нужна экзопланета, вулканизм которой вызван сильным нагревом звезды-хозяина. Недавно вы получили финансирование от Института исследований экзопланет на строительство корабля, летящего быстрее света, но экзопланета должна находиться на расстоянии менее 50 световых лет от вас.
|
|
|
|
В наши дни ученые использовали космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба для наблюдения 55-й звезды Рака (55 Cnc e), которая обозначается как Суперземля с радиусом и массой около 1,88 и 8 масс Земли соответственно. Она расположена примерно в 41 световом году от нас и приливно-отливно привязана к солнцеподобной звезде, совершая один оборот примерно за 0,7 дня. Исследователи предполагают, что именно эта чрезвычайно близкая орбита приводит к расплавлению поверхности экзопланеты. Например, Меркурий обращается вокруг нашего Солнца за 88 дней. Их результаты были недавно представлены для публикации в журнале Nature Astronomy и могут помочь ученым лучше понять формирование и эволюцию лавовых экзопланет. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
|
|
|
Используя JWST, исследователи наблюдали пять затмений с периодичностью 55 Нм в год и сравнили их с давними моделями формирования и эволюции экзопланет. Эти модели показали, что лавовые планеты содержат большое количество монооксида углерода (CO) и двуокиси углерода (CO2). В конце концов, исследователи пришли к выводу, что атмосфера 55 Cnc e, вероятно, состоит из большого количества CO и небольшого количества CO2, а также большого количества водорода.
|
|
|
|
Кроме того, исследователи отметили, что смешанные данные по пяти затмениям могут указывать на выброс газов или образование облаков из-за этого. Они отмечают, что облака могут временно охлаждать поверхность, пока выброс газов не вытеснит облака.
|
|
|
|
В исследовании отмечается: "Поскольку вторичные атмосферы скалистых планет определяются составом внутренней части и последующим выделением газов, состав их атмосфер напрямую связан с их окислительно-восстановительными состояниями внутри. Таким образом, предпочтение моделей, богатых водородом, наряду с крутыми инверсиями, которые они создают, позволяет предположить, что в недрах имеется относительно низкая летучесть кислорода, что согласуется с выделением газов из разреженного океана магмы".
|
|
|
|
Для сравнения, окислительно-восстановительное состояние планеты - это химический баланс между кислородом и водородом/железом в ее недрах. В контексте 55°c e водород находится в более благоприятном положении по сравнению с кислородом, в результате чего атмосфера экзопланеты богата водородом.
|
|
|
|
В последние годы в центре внимания оказались лавовые экзопланеты, поскольку за последнее десятилетие было открыто несколько из них, хотя в 2004 году было открыто 55 Cnc e. К таким экзопланетам относятся K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d и CoRoT-7 b, периоды обращения которых составляют около 6,7 часов, 7,5 дней, 10,5 часов, 4,2 дня и 20,4 часа соответственно. Как и 55 Cnc e, все эти экзопланеты привязаны к своим звездам-хозяевам и испытывают экстремальные температуры. В то время как у 55 Cnc e лава находится на стороне, обращенной к солнцу, у экзопланет, подобных L 98-59 d, вся поверхность покрыта океаном магмы, как у спутника Юпитера Ио.
|
|
|
|
Как отмечалось в приведенном выше вымышленном рассказе, вулканизм на спутнике Юпитера Ио вызван приливным нагревом, который возникает, когда маленькая луна растягивается и сжимается под действием огромной гравитации Юпитера. Напротив, все лавовые экзопланеты, перечисленные выше, включая 55 Cnc e, являются результатом экстремальных температур, которые они выдерживают, вращаясь на чрезвычайно близких расстояниях от своих звезд-хозяев. В то время как вулканизм распространен по всей поверхности Ио, некоторые лавовые экзопланеты имеют лавовую поверхность, обращенную к солнцу, потому что они заблокированы приливами.
|
|
|
|
Источник
|
