|
Как лавовые планеты изменяются со временем
|
|
|
|
В новой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Astronomy под руководством профессора Йоркского университета, представлена простая теоретическая основа для описания эволюции системы горячих скалистых экзопланет, известной как "лавовые планеты", состоящей из внутренних слоев атмосферы.
|
|
|
|
"Лавовые планеты имеют такие экстремальные орбитальные конфигурации, что наши знания о каменистых планетах Солнечной системы неприменимы напрямую, что оставляет ученых в неуверенности относительно того, чего ожидать при наблюдении лавовых планет", - говорит первый автор исследования Шарль-Эдуард Букаре, доцент кафедры физики и астрономии Йоркского университета на факультете Наука.
|
|
|
|
"Наше моделирование предлагает концептуальную основу для интерпретации их эволюции и предоставляет сценарии для изучения их внутренней динамики и химических изменений с течением времени. Эти процессы, хотя и значительно усиливаются на лавовых планетах, в основе своей такие же, как и те, которые формируют скалистые планеты в нашей собственной Солнечной системе".
|
|
|
|
Экзотические миры могут раскрыть процессы, управляющие планетарной эволюцией
|
|
|
|
Лавовые планеты - это миры размером от Земли до сверхземли, которые вращаются очень близко к своим звездам-хозяевам, совершая оборот менее чем за один земной день. Как и Луна, они, как ожидается, будут находиться в зоне приливов и отливов и всегда будут повернуты к своей звезде одной и той же стороной. Их дневные поверхности достигают таких экстремальных температур, что силикатные породы плавятся и даже испаряются, создавая условия, не похожие ни на что в нашей Солнечной системе. Эти экзотические миры, которые легко наблюдать благодаря их сверхкороткому периоду обращения, дают уникальную возможность понять фундаментальные процессы, которые формируют эволюцию планет.
|
|
|
|
|
|
|
Исследование планетарных недр с помощью свойств атмосферы и поверхности
|
|
|
|
В исследовании объединены знания в области геофизической гидромеханики, атмосфер экзопланет и минералогии, чтобы исследовать, как состав лавовых планет меняется в процессе, подобном дистилляции. Когда горные породы плавятся или испаряются, такие элементы, как магний, железо, кремний, кислород, натрий и калий, по-разному распределяются между паровой, жидкой и твердой фазами. Уникальная орбитальная конфигурация лавовых планет поддерживает равновесие пар–жидкость и твердое вещество–жидкость на протяжении миллиардов лет, стимулируя долгосрочную химическую эволюцию.
|
|
|
|
Статья "Роль внутренней динамики и дифференциации на поверхности и атмосфере лавовых планет" была написана в соавторстве с Дафной Лемаскерье (Университет Сент-Эндрюс), Николасом Б. Коуэном (Университет Макгилла), Лизой Данг (Университет Ватерлоо), Анри Сэмюэлем, Джеймсом Бадро, Орельеном Фалько и другими учеными. Себастьен Чарноз (Университет Сите-Париж).
|
|
|
|
Используя беспрецедентное численное моделирование, команда предсказывает два конечных эволюционных состояния:
|
|
|
|
- Полностью расплавленная внутренняя часть (вероятно, молодые планеты): Атмосфера отражает основной состав планеты, а перенос тепла внутри расплавленной внутренней части сохраняет поверхность темной стороны горячей и динамичной.
|
|
- Внутренняя часть в основном твердая (вероятно, это старые планеты): на дневной стороне остается только неглубокий океан лавы, а в атмосфере становится все меньше таких элементов, как натрий, калий и железо.
|
|
|
|
Проверка гипотез с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба
|
|
|
|
Букаре объясняет, что это исследование лавовых экзопланет началось как в высшей степени исследовательская работа с небольшими первоначальными ожиданиями. Она основана на новом подходе к моделированию, который он разработал для изучения расплавленных скалистых планет в сотрудничестве с коллегами из Института физики земного шара в Париже при Университете города Париж, опубликованном в журнале Nature ранее в этом году.
|
|
|
|
То, что начиналось как поисковое исследование, с тех пор открыло новое многообещающее направление исследований. Прогнозы, изложенные в этой работе, помогли обеспечить 100—часовое время наблюдений на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST) - самой совершенной инфракрасной обсерватории из когда-либо созданных, оснащенной 6,5-метровым сегментированным зеркалом и сверхчувствительными приборами, способными исследовать самые ранние галактики и атмосферы далеких экзопланет с беспрецедентной точностью. Эти предстоящие наблюдения JWST, проведенные под руководством соавтора проф. Черт возьми, мы непосредственно проверим теоретическую базу, предложенную в этом исследовании.
|
|
|
|
"Мы действительно надеемся, что сможем наблюдать и отличать старые лавовые планеты от молодых. Если нам удастся это сделать, это станет важным шагом на пути к выходу за рамки традиционного снимка экзопланет", - говорит Букаре.
|
|
|
|
Источник
|
