Причудливая экзопланета с океанами лавы и сверхзвуковыми ветрами
Ученые говорят, что нашли мир лавы — настолько впечатляющий, что там, где она ближе всего к своей звезде, у планеты даже есть тонкая региональная атмосфера из испаренной породы. Новая экзопланета называется K2-141b и была обнаружена в 2017 году. Она примерно вдвое больше Земли, но вращается так близко к своей звезде, которая всего на один класс меньше нашей, что совершает несколько оборотов за один земной день — и при этом всегда обращена к ней одной и той же стороной. В совокупности эти факторы означают, что две трети поверхности K2-141b постоянно освещены солнцем — настолько ярким, что эта часть планеты не только покрыта океаном лавы, но часть пород могла даже испариться в атмосферу.
«Все каменистые планеты, включая Землю, начинались как расплавленные миры, но затем быстро охлаждались и затвердевали», — говорится в заявлении Николаса Коуэна (Nicolas Cowan), планетолога из Университета Макгилла в Канаде и соавтора новой статьи. «Лавовые планеты дают нам редкую возможность понаблюдать эту стадию планетарной эволюции». Авторы нового исследования хотели понять, какая атмосфера может быть у столь горячего мира, и какими земными инструментами ее можно увидеть. K2-141b был заманчивой целью: его изучали космические телескопы НАСА «Кеплер» и «Спитцер». Атмосфера планеты интригует особо, ведь ученые считают, что будущий космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб», который должен быть запущен в конце следующего года, сможет анализировать компоненты атмосфер далеких планет.
Исследователи начали с установленных данных — например, что плотность планеты примерно равна земной, поэтому кору упрощенно можно смоделировать как чистый кремнезем. Затем они попытались представить, как может выглядеть поверхность. При этом они учитывали, что планета находится настолько близко к своей звезде, что более половины ее поверхности (возможно, даже две трети) освещены солнцем. Столь постоянный свет и тепло означают, что на поверхности планеты может быть океан магмы глубиной в десятки километров, заключила команда. Затем исследователи смоделировали, как будет выглядеть ее атмосфера, на основе трех потенциальных ингредиентов, которые часто встречаются в коре каменистых планет.
Оказалось, что все три случая могут поддерживать атмосферу со скоростью ветра выше 1,75 км в секунду — что намного выше скорости звука здесь, на Земле. Исследователи подсчитали, что на краю атмосферы, где температура падает, газовая порода остывает достаточно, чтобы выпасть обратно на поверхность в виде осадков. Если в атмосфере преобладает кремнезем или монооксид кремния, осадки выпадают в океан магмы, но если в атмосфере преобладает натрий, планета будет выглядеть еще причудливее: твердый натрий будет просачиваться обратно в океаны, подобно земным ледникам.
Но моделирование делалось не только для того, чтобы представить, как может выглядеть столь странный мир — в конце концов, это наука. Исследователи хотели сравнить свои модели с текущими и перспективными возможностями наблюдения массивных космических телескопов. Здесь ученые настроены оптимистично: они называют K2-141b «особенно удачной целью для атмосферных наблюдений». И у исследователей даже появился способ скоротать время до запуска космического телескопа «Джеймс Уэбб»: они получили данные с космического телескопа «Спитцер», которые помогут определить температуры дневной и ночной стороны планеты, и выяснить, насколько модели соответствуют действительности.
