Найдена экзопланета земного размера, которая возможно потеряла свою атмосферу, но затем получила вторую благодаря вулканизму

На орбите звезды-красного карлика на расстоянии 41 световой год от нас находится скалистая, земного размера экзопланета под названием GJ 1132 b. Кое в чем GJ 1132 b имеет интригующие параллели с Землей, но в остальном -- очень отличается. Одним из отличий является то, что в задымленной, туманной атмосфере содержится токсичная смесь водорода, метана и цианистого водорода. Ученые с помощью космического телескопа "Хаббл", обнаружили доказательства, что это не начальная атмосфера планеты, и первая из них была о

Это первый раз, когда обнаружена вторичная атмосфера в мире за пределами нашей Солнечной системы, рассказывается в пресс-релизе на сайте НАСА космического телескопа Хаббл.

Ученые с помощью Хаббла нашли доказательства того, что планета, которая вращается вокруг далекой звезды, могла потерять атмосферу, но получила вторую благодаря вулканической деятельности.

Планета "GJ 1132 b", вероятно, начала существовать как газообразный мир с плотным водородным одеялом атмосферы. Начиная с нескольких диаметров Земли, этот так называемый "субнептун", как видно, быстро потерял свою первоначальную атмосферу из водорода и гелия через интенсивное излучение горячей молодой звезды, вокруг которой он вращается. За короткий промежуток времени такая планета должна быть разодранной до обнаженного ядра размером с Землю. Вот тогда все стало интересным.

К удивлению астрономов, Хаббл наблюдал атмосферу, которая, согласно их теории, является "вторичной атмосферой", присутствующей сейчас. Основываясь на сочетании прямых наблюдательных свидетельств и заключений, полученных с помощью компьютерного моделирования, команда сообщает, что атмосфера состоит из молекулярного водорода, цианистого водорода, метана, а также содержит аэрозольный туман. Моделирование предполагает, что аэрозольный туман имеет основу из фотохимически произведенных углеводородов, подобно смогу на Земле.

Ученые интерпретируют текущий атмосферное водород в GJ 1132 b как водород из первоначальной атмосферы, который всасывался в расплавленную магматическую мантию планеты и теперь медленно выделяется через вулканические процессы, образуя новую атмосферу. Считается, что атмосфера, которую мы наблюдаем сегодня, постоянно пополняется, чтобы сбалансировать водород, выходящий в космос.

"Это очень увлекательно, потому что мы верим, что атмосфера, которую мы видим сейчас, была регенерирована, поэтому она может быть вторичной атмосферой", - сказала соавтор исследования Раиса Эстрелла из Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА в Южной Калифорнии. "Мы сначала подумали, что эти сильно облученные планеты могут быть достаточно скучными, потому что мы верили, что они потеряли свою атмосферу. Но мы посмотрели на существующие наблюдения за этой планетой с Хабблом и сказали: О нет, там атмосфера".

Полученные результаты могут иметь последствия для других экзопланет -- планет за пределами нашей Солнечной системы.

"Сколько планет земного типа не начинаются как земного типа? Некоторые могут начинаться как субнептуны, и они становятся земного типа с помощью механизма, который фото-испаряет первоначальную атмосферу. Этот процесс работает на ранней стадии жизни планеты, когда звезда горячее", - говорит ведущий автор Марк Суэйн из JPL. "Затем звезда охлаждается, и планета просто сидит там. Итак, у вас есть такой механизм, с помощью которого вы можете приготовить атмосферу в первые 100 миллионов лет, а потом все упорядочится. И если вы сможете регенерировать атмосферу, возможно, вы можете сохранить ее".

Определенным образом GJ 1132 b, расположенная примерно на расстоянии 41 световой год от Земли, имеет дразнящие параллели с Землей, но в чем-то она очень отличается. Обе они имеют одинаковую плотность, подобные размеры и подобный возраст -- примерно 4,5 миллиардовлет. Обе начинали с атмосферы, в которой преобладает водород, и обоим было жарко, пока они не остыли. Работа команды даже предполагает, что GJ 1132 b и Земля имеют подобное атмосферное давление на поверхности.

Но планеты имеют совершенно разную историю формирования. Считается, что Земля не является уцелевшим ядром субнептуна. И Земля вращается на удобном расстоянии от нашего Солнца. GJ 1132 b настолько близка к своей звезде-краснму карлику, что осуществляет оборот вокруг своей звезды один раз за полтора дня. Эта чрезвычайно близкое расстояние держит GJ 1132 b приточно заблокированной, показывая одно и то же лицо своей звезде все время -- так же, как наша Луна держит одно полушарие постоянно повернутым к Земле.

"Вопрос в том, что сохраняет мантию достаточно горячей, чтобы оставаться жидкой и с мощным вулканизмом?" - спрашивает Суэйн. "Эта система является особенной, поскольку она имеет возможность для достаточно большого приточного нагрева".

Приточный нагрева -- явление, которое возникает вследствие трения, когда энергия из движения планеты по орбите и ее вращения вокруг оси рассеивается как тепло внутри планеты. GJ 1132 b находится на эллиптической орбите, и приливные силы, действующие на нее, сильны, когда она находится ближе или дальше всего от своей звезды. По крайней мере еще одна планета в системе этой звезды также осуществляет гравитационное притяжение к планете.

Последствия заключаются в том, что планета сжимается или растягивается благодаря этой гравитационной "накачке". Этот приточный нагрев долго удерживает мантию жидкой. Ближайшим примером в нашей собственной Солнечной системе является Ио -- спутник Юпитера, который имеет постоянную вулканическую активность вследствие приточного перетягивания Юпитером и ближайшими спутниками планеты.

Учитывая горячие внутренности GJ 1132 b, команда считает, что прохладная корка на ней чрезвычайно тонкая, толщиной, возможно, лишь сотни метров. Это слишком мало, чтобы поддерживать что-то похожее на вулканические горы. Ее ровная местность также может быть потрескавшаяся, как яичная скорлупа, через приточные сгибания. Водород и другие газы могут высвобождаться через такие трещины.

Будущий космический телескоп Джеймса Вебба от НАСА будет иметь возможность наблюдать за этой экзопланетой. Инфракрасное видение Вебба сможет позволить ученым посмотреть поверхность планеты. "Если существуют бассейны магмы или вулканизм, эти районы станут жаркими", - объясняет Суэйн. "Это приведет к увеличению излучения, и поэтому они будут смотреть потенциально реальную геологическую активность - что захватывающе!"

Выводы группы будут опубликованы в будущем номере "The Astronomical Journal".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.