На лавовой планете прогнозируются сверхзвуковые ветры, дожди из пород

Среди самых экстремальных планет, обнаруженных за пределами нашей Солнечной системы, -- лавовые планеты: огненно-горячие миры, вращающиеся так близко к своей звезде-хозяину, что некоторые регионы на них, вероятно, покрыты океанами расплавленной лавы.

Как считают ученые из Университета Макгилла, Йоркского университета и Индийского научного института, атмосфера и погодный цикл по крайней мере одной из таких экзопланет еще более странные, характеризующиеся испарением и осадками горных пород, сверхзвуковыми ветрами, бушующими на более 5000 км/ч, и океан из магмы, глубиной 100 км.

В исследовании, опубликованном в "Ежемесячных сообщениях Королевского астрономического общества" (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), ученые используют компьютерное моделирование для прогнозирования условий на K2-141b – экзопланете размером с Землю с поверхностью, океаном и атмосферой, состоящих из одних и тех же ингредиентов: горных пород. Экстремальная погода, предусмотренная их анализом, может со временем навсегда изменить поверхность и атмосферу K2-141b.

"Это исследование является первым, делающим прогнозы относительно погодных условий на K2-141b, которые можно обнаружить за сотни световых лет с помощью телескопов следующего поколения, таких как космический телескоп Джеймса Вебба", - говорит ведущий автор Джанг Нгуен, аспирант Йоркского университета, работавший над исследованием под руководством профессора Николяса Коуэна из Университета Макгилла.

Две трети экзопланеты находятся под бесконечным дневным светом

Анализируя характер освещенности экзопланеты, команда обнаружила, что около двух третей K2-141b находятся под вечным дневным светом, а не с освещенным полушарием, как мы привыкли на Земле. K2-141b относится к подмножеству скалистых планет, вращающихся очень близко к своей звезде. Эта близость держит экзопланету гравитационно зафиксированной на месте, то есть одна и та же сторона всегда направлена ​​к звезде.

Ночная сторона испытывает холодные температуры, ниже -200 градусов по Цельсию. Дневная сторона экзопланеты, оценочно, имеет 3000 градусов, что достаточно горячо, чтобы не только плавить горные породы, но и испарять их, в конечном итоге создавая тонкую атмосферу в некоторых районах. "Наше открытие, вероятно, означает, что атмосфера простирается за пределы берега океана магмы, что облегчает ее выявление с помощью космических телескопов", - говорит Николас Кован, профессор кафедры наук о Земле и планетах в Университете Макгилла.

Как и круговорот воды на Земле, только с горными породами

Примечательно, что атмосфера из паров горных пород, созданная в результате сильной жары, подвергается выпадению осадков. Подобно круговороту воды на Земле, где вода испаряется, поднимается в атмосферу, конденсируется и падает обратно как дождь, так же происходит с натрием, оксидом кремния и диоксидом кремния на K2-141b. На Земле дождь возвращается обратно в океаны, где еще раз испарится и круговорот воды повторится. На K2-141b пары из минералов, образующихся из испаренной породой, под действием сверхзвуковых ветров и "дождя" из породы возвращается вниз к океану магмы. Образующиеся в результате потоки возвращаются обратно в жаркую дневную сторону экзопланеты, где горные породы еще раз испаряются.

Тем не менее, цикл на K2-141b не так стабилен, как на Земле, отмечают ученые. Обратный поток океана магмы к дневной стороне происходит медленно, и в результате, как они прогнозируют, минеральный состав со временем изменится - равномерно изменяя саму поверхность и атмосферу K2-141b.

"Все скалистые планеты, включая Землю, начинали как расплавленные миры, но потом быстро остывали и застывали. Лавовые планеты дают нам редкий взгляд на этот этап эволюции планет", - говорит профессор Кован с кафедры наук о Земле и планетах.

Следующим шагом будет проверка верности этих прогнозов, говорят ученые. Теперь у команды есть данные космического телескопа Спитцера, которые должны предоставить им возможность впервые взглянуть на дневную и ночную температуры экзопланеты. С запуском космического телескопа Джеймса Вебба в 2021 году они также смогут проверить, ведет ли атмосфера так, как они предполагают.

Читайте еще интересные новости о космосе.