|
Самый холодный лавовый мир с признаками атмосферы
|
|
|
|
В поисках внеземной жизни имеет смысл в первую очередь искать скалистые планеты с атмосферой, такие как Земля. Без атмосферы на поверхности планеты не может быть воды. Но из более чем 6300 экзопланет, занесенных к настоящему времени в каталог, подавляющее большинство не являются скалистыми, и лишь у нескольких скалистых миров, по-видимому, есть атмосфера.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, группа ученых под руководством Брэндона Парка Коя (Brandon Park Coy) из Чикагского университета, сообщает о другой сверхземле, расположенной на расстоянии 154 световых лет от земли в созвездии Рыб. Этот очень горячий "лавовый мир", получивший название HD 3167 b, вращается вокруг своей звезды-хозяина всего за один земной день.
|
|
|
|
"Что удивительно, так это то, что чем ближе каменистая планета вращается вокруг своей звезды, тем труднее у нее должна быть атмосфера, потому что она подвергается бомбардировке звездным ветром и получает от звезды больше фотонов высокой энергии. Но, похоже, что многие из этих лавовых миров так и делают", - объяснил Эдвин Кайт, доцент кафедры геофизических наук Калифорнийского университета и соавтор исследования. «Эти планеты слишком горячие для зарождения жизни, но, изучая их, мы можем кое-что узнать о процессах, которые важны для других каменистых миров».
|
|
|
|
|
|
|
В разделе «Вопросы и ответы» ниже Кой, аспирант из группы Кайта и первый автор исследования, рассказывает о том, почему так важно изучать атмосферы так называемых лавовых миров, как была обнаружена эта планета и какие шаги предстоит предпринять дальше.
|
|
|
|
Какова была цель исследования, в ходе которого была обнаружена экзопланета с атмосферой?
|
|
|
|
Один из главных вопросов, на который пытается ответить космический телескоп «Джеймс Уэбб», заключается в том, есть ли атмосфера у планет, вращающихся вокруг звёзд, которые намного меньше Солнца. Судя по всему, у большинства таких планет земного типа атмосферы нет — это просто голые каменные глыбы.
|
|
|
|
Но, как ни удивительно, мы обнаружили доказательства того, что у большинства лавовых миров, схожих по составу с Землёй и Венерой, но гораздо более горячих, может быть атмосфера. Пять планет земного типа с атмосферами, в том числе та, о которой идёт речь в этом исследовании, были очень горячими.
|
|
|
|
Однако эта планета — самый холодный лавовый мир из всех, у которых была обнаружена атмосфера. Это интересно, потому что мы пытаемся понять, при какой температуре планеты начинают обзаводиться атмосферой.
|
|
|
|
Это первый результат программы под руководством Меган Вайнер Мэнсфилд, выпускницы 2021 года, которая сейчас работает в Мэрилендском университете. Цель программы, в рамках которой изучаются 10 сверхгорячих лавовых планет, — выяснить, существует ли критическая температура, при превышении которой на планетах появляется атмосфера.
|
|
|
|
«Нас интересуют такие планеты, потому что мы считаем, что ранняя Земля могла быть очень похожа на лавовую планету», — говорит Кой.
|
|
|
|
Как определить, есть ли у экзопланеты атмосфера?
|
|
|
|
В настоящее время напрямую исследовать землеподобные планеты на предмет наличия признаков жизни невозможно. Вместо этого мы можем использовать телескоп «Джеймс Уэбб» для обнаружения излучения в среднем инфракрасном диапазоне, чтобы оценить температуру экзопланет и понять, есть ли у них атмосфера.
|
|
|
|
Существует два основных метода изучения экзопланет. Первый — транзитный, когда планета проходит перед своей звездой. Второй — вторичное затмение, которое мы использовали в этом исследовании. Оно происходит, когда планета оказывается позади своей звезды, и мы можем измерить, насколько уменьшился поток света. Эта разница показывает, сколько света в среднем инфракрасном диапазоне исходит от самой планеты, а значит, насколько она горячая.
|
|
|
|
Если у планеты нет атмосферы, то ее дневная сторона, обращенная к звезде, должна быть максимально горячей, насколько это возможно с учетом отражательной способности ее поверхности и расстояния до звезды. Но атмосфера помогает перераспределять тепло с дневной стороны на ночную. Мы наблюдаем это на Венере: разница в температуре поверхности между дневной и ночной сторонами, а также между полюсами и экватором практически отсутствует.
|
|
|
|
Если у планеты есть атмосфера, на ней могут быть облака, которые отражают падающий звездный свет и охлаждают дневную сторону. Таким образом, если дневная сторона планеты холоднее максимально возможной, то, скорее всего, у нее есть атмосфера. Планета HD 3167 b, ставшая объектом нашего исследования, заметно холоднее, чем ожидалось, что является убедительным доказательством наличия у нее атмосферы.
|
|
|
|
Как вы думаете, из чего состоит атмосфера HD 3167 b?
|
|
|
|
Эти лавовые миры получили свое название из-за того, что их поверхность, обращенная к звезде, скорее всего, представляет собой расплавленную породу. Мы предполагаем, что HD 3167 b может иметь богатый силикатами состав с примесью минералов, подобных тем, что входят в состав мантии Земли. До этого исследования мы предполагали, что любая атмосфера на этих сверхгорячих планетах будет состоять из паров горных пород, но теперь мы видим свидетельства того, что в атмосферах некоторых из них могут присутствовать более тяжёлые газы, такие как углекислый газ, угарный газ или вода.
|
|
|
|
Состав атмосферы HD 3167 b пока не установлен. Это одна из причин, по которой мы так заинтересованы в получении новых данных.
|
|
|
|
Почему этот результат так важен?
|
|
|
|
Поскольку четыре другие лавовые планеты, у которых была обнаружена атмосфера, относятся к сверхгорячим, возникает вопрос о том, существует ли критическая температура, при которой силикатные атмосферы становятся очень плотными. При какой температуре на этих планетах образуются силикатные облачные слои, которые могут отражать поступающее излучение в космос и охлаждать их дневную сторону? Эта относительно более холодная планета помогает нам лучше понять и точнее определить эту переходную температуру.
|
|
|
|
Несмотря на то, что эти планеты непригодны для жизни, мы также заинтересованы в их изучении, поскольку считаем, что ранняя Земля могла быть очень похожа на лавовую планету.
|
|
|
|
Мы полагаем, что в самом начале истории Солнечной системы, когда формировались планеты земной группы, они были очень горячими из-за энергии, выделявшейся при столкновениях планетезималей. На Земле существовала так называемая стадия магматического океана с полностью жидкой поверхностью. Этот результат позволяет нам понять, какими могли быть условия на Земле в первые пару миллионов лет ее существования.
|
|
|
|
Источник
|
