На лавовій планеті прогнозуються надзвукові вітри, дощі з порід

Серед найбільш екстремальних планет, виявлених за межами нашої Сонячної системи, -- лавові планети: вогненно-гарячі світи, які обертаються так близько до своєї зірки-господаря, що деякі регіони на них, ймовірно, вкриті океанами розплавленої лави.

Як вважають вчені з Університету Макгілла, Йоркського університету та Індійського наукового інституту, атмосфера та погодний цикл принаймні однієї з таких екзопланет ще більш дивні, що характеризуються випаровуванням та опадами гірських порід, надзвуковими вітрами, що бушують на понад 5000 км/год, і океан з магми, глибиною 100 км.

У дослідженні, опублікованому у "Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства" (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), вчені використовують комп′ютерне моделювання для прогнозування умов на K2-141b – екзопланеті розміром із Землю з поверхнею, океаном та атмосферою, що складаються з одних і тих же інгредієнтів: гірських порід. Екстремальна погода, передбачена їх аналізом, може з часом назавжди змінити поверхню та атмосферу K2-141b.

"Це дослідження є першим, що робить прогнози щодо погодних умов на K2-141b, які можна виявити за сотні світлових років за допомогою телескопів наступного покоління, таких як космічний телескоп Джеймса Вебба", - говорить провідний автор Джанг Нгуєн, аспірант Йоркського університету, який працював над дослідженням під керівництвом професора Ніколяса Коуена з Університету Макгілла.

Дві третини екзопланети перебувають під нескінченним денним світлом

Аналізуючи характер освітленості екзопланети, команда виявила, що близько двох третин K2-141b перебувають під вічним денним світлом, а не з освітленою півкулею, як ми звикли на Землі. K2-141b належить до підмножини скелястих планет, які обертаються дуже близько до своєї зірки. Ця близькість тримає екзопланету гравітаційно зафіксованою на місці, тобто одна і та ж сторона завжди направлена до зірки.

Нічна сторона зазнає холодних температур нижче -200 градусів за Цельсієм. Денна сторона екзопланети, за оцінками, 3000 градусів, є досить гарячою, щоб не тільки плавити гірські породи, але і випаровувати їх, в кінцевому підсумку створюючи тонку атмосферу в деяких районах. "Наше відкриття, ймовірно, означає, що атмосфера простягається за межі берега океану магми, що полегшує її виявлення за допомогою космічних телескопів", - говорить Ніколас Кован, професор кафедри наук про Землю і планети в Університеті Макгілла.

Як і кругообіг води на Землі, лише з гірськими породами

Примітно, що атмосфера з парів гірських порід, створена внаслідок сильної спеки, зазнає опадів. Подібно до кругообігу води на Землі, де вода випаровується, піднімається в атмосферу, конденсується і падає назад як дощ, так само відбувається з натрієм, оксидом кремнію та діоксидом кремнію на K2-141b. На Землі дощ повертається назад в океани, де він ще раз випарується і кругообіг води повториться. На K2-141b пари з мінералів, що утворюються випаровуваною породою, під дією надзвукових вітрів і "дощу" з породи повертається вниз до океану магми. Утворені у результаті потоки повертаються назад до спекотної денної сторони екзопланети, де гірські породи ще раз випаровуються.

Тим не менше, цикл на K2-141b не такий стабільний, як на Землі, зазначають вчені. Зворотний потік океану магми до денної сторони відбувається повільно, і в результаті, як вони прогнозують, мінеральний склад з часом зміниться – рівномірно змінюючи саму поверхню та атмосферу K2-141b.

"Усі скелясті планети, включаючи Землю, починали як розплавлені світи, але потім швидко охолоджувались і застигали. Лавові планети дають нам рідкісний погляд на цей етап еволюції планет", - говорить професор Кован з кафедри наук про Землю і планети.

Наступним кроком буде перевірка вірності цих прогнозів, кажуть вчені. Тепер у команди є дані космічного телескопа Спітцера, які мають надати їм можливість вперше глянути на денну та нічну температури екзопланети. Із запуском космічного телескопа Джеймса Вебба у 2021 році вони також зможуть перевірити, чи поводиться атмосфера так, як вони передбачають.

Читайте ще цікаві новини про космос.