Серед найекстремальніших планет, виявлених за межами нашої сонячної системи, є лавові планети: вогненно-гарячі світи, які обертаються так близько від своєї зірки, що деякі регіони, ймовірно, є океанами розплавленої лави. За словами вчених з Університету Макгілла, Йоркського університету і Індійського інституту наукової освіти, атмосфера і погодний цикл хоча б однієї такої екзопланети ще більш дивні, включаючи випаровування і осадження каменів, надзвукові вітри, які вирують зі швидкістю понад 5000 км/год і океан магми глибиною 100 км.
У дослідженні, опублікованому в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, вчені використовують комп’ютерне моделювання для передбачення умов на K2-141b, екзопланеті розміром з Землю, поверхня, океан і атмосфера якої складаються з одних і тих же інгредієнтів: гірських порід. Екстремальні погодні умови, передбачені їх аналізом, можуть з часом назавжди змінити поверхню і атмосферу K2-141b.
«Це перше дослідження, в якому передбачаються погодні умови на K2-141b, які можуть бути виявлені з відстані в сотні світлових років за допомогою телескопів наступного покоління, таких як космічний телескоп Джеймса Вебба», – говорить провідний автор Джианг Нгуєн, аспірант в Йоркському університеті, який працював над дослідженням під керівництвом професора Університету Макгілла Ніколаса Коуена.
Аналізуючи схему освітлення екзопланети, команда виявила, що близько двох третин K2-141b стикаються з постійним денним світлом, а не з освітленою півкулею, до якої ми звикли на Землі. K2-141b належить до групи скелястих планет, що обертаються дуже близько до своєї зірки. Ця близькість утримує екзопланету на місці гравітаційно, що означає, що одна і та ж сторона завжди повернена до зірки.
Нічна сторона відчуває низькі температури нижче -200 C. Денна сторона екзопланети, за оцінками, 3000 C, досить гаряча, щоб не тільки плавити каміння, але і випаровувати їх, в кінцевому підсумку створюючи тонку атмосферу в деяких областях.
Примітно, що атмосфера кам’яного пара, створена через сильну спеку, піддається опадам. Подібно круговороту води на Землі, коли вода випаровується, піднімається в атмосферу, конденсується і випадає назад у вигляді дощу, те ж саме відбувається з натрієм, монооксидом кремнію і діоксидом кремнію на K2-141b. На Землі дощ стікає назад в океани, де він знову випаровується, і круговорот води повторюється. На K2-141b мінеральний пар, утворений випарованою гірською породою, несеться надзвуковими вітрами на холодну нічну сторону, і кам’яний дощ падає назад в океан магми. В результаті струми течуть назад на спекотну денну сторону екзопланети, де камені знову випаровуються.
Проте, цикл на K2-141b не такий стабільний, як на Землі, кажуть науковці. Зворотний потік магматичного океану на денну сторону є повільним, і в результаті вони пророкують, що мінеральний склад з часом зміниться, що в кінцевому підсумку змінить саму поверхню і атмосферу K2-141b.
«Все кам’янисті планети, включаючи Землю, спочатку були розплавленими світами, але потім швидко охололи і затверділи. Лавові планети дають нам рідкісну можливість заглянути на цю стадію планетарної еволюції», – каже професор Коуен з Департаменту наук про Землю і планетах.
Наступним кроком буде перевірка правильності цих прогнозів, кажуть вчені. Тепер у команди є дані космічного телескопа Spitzer, які повинні дати їм перші дані про денні і нічні температури екзопланети. З запуском космічного телескопа Джеймса Вебба в 2021 році вони також зможуть перевірити, чи веде атмосфера себе так, як прогнозувалося.
Читайте також: