Однако новое исследование, проведенное учеными Чикагского и Стэнфордского университетов, предлагает механизм, посредством которого на этих планетах могут не только образовываться атмосферы, наполненные водяным паром, но и сохраняться их в течение длительного времени. Исследование, опубликованное 15 марта в Astrophysical Journal Letters, расширяет нашу картину формирования планет и может помочь в поиске пригодных для жизни миров в других звездных системах.
«Наша модель говорит, что эти горячие каменистые экзопланеты на определенном этапе должны иметь атмосферу с преобладанием воды, а для некоторых планет это может быть довольно долгое время», – сказал Асст.
Проф. Эдвин Кайт, эксперт по эволюции планетных атмосфер с течением времени.
По мере того как телескопы фиксируют все больше и больше экзопланет, ученые пытаются выяснить, как они могут выглядеть. Как правило, телескопы могут рассказать вам о физических размерах экзопланеты, ее близости к своей звезде и, если вам повезет, о ее массе. Чтобы пойти дальше, ученым необходимо экстраполировать на основании того, что мы знаем о Земле и других планетах в нашей солнечной системе.
Но самые многочисленные планеты не кажутся похожими на те, которые мы видим вокруг нас.
«Что мы уже знали из миссии« Кеплер », так это то, что планет немного меньше Нептуна действительно много, что было неожиданностью, потому что их нет в нашей солнечной системе», – сказал Кайт. "Мы не знаем наверняка, из чего они сделаны, но есть веские доказательства того, что это шары магмы, покрытые водородной атмосферой."
Есть также приличное количество небольших скалистых планет, которые похожи, но без водородных покровов. Таким образом, ученые предположили, что многие планеты, вероятно, начинаются как те большие планеты, у которых есть атмосфера, сделанная из водорода, но теряют свои атмосферы, когда соседняя звезда воспламеняется и уносит водород.
Но в этих моделях еще предстоит проработать множество деталей. Воздушный змей и соавтор Лаура Шефер из Стэнфордского университета начали исследовать некоторые потенциальные последствия того, что планета покрыта океанами расплавленной породы.
«Жидкая магма на самом деле довольно текучая», – сказал Кайт, поэтому она также энергично переворачивается, как и океаны на Земле. Велика вероятность, что эти магматические океаны высасывают водород из атмосферы и реагируют с образованием воды.
Часть этой воды уходит в атмосферу, но гораздо больше попадает в магму.
Затем, после того, как ближайшая звезда удаляет водородную атмосферу, вода уносится в атмосферу вместо этого в виде водяного пара.
В конце концов, на планете остается атмосфера, в которой преобладает вода.
По словам Кайт, эта стадия может сохраняться на некоторых планетах миллиарды лет.
Есть несколько способов проверить эту гипотезу.
Космический телескоп Джеймса Уэбба, мощный преемник телескопа Хаббла, планируется запустить в конце этого года; он сможет проводить измерения состава атмосферы экзопланеты. Если он обнаружит планеты с водой в атмосфере, это будет один сигнал.
Другой способ проверки – поиск косвенных признаков атмосферы. Большинство этих планет заблокированы приливом; в отличие от Земли, они не вращаются при движении вокруг своего Солнца, поэтому одна сторона всегда горячая, а другая холодная.
Пара выпускников Калифорнийского университета в Чикаго предложили способ использовать это явление для проверки атмосферы. Ученые Лаура Крейдберг, доктор философии’16, и Дэниел Колл, доктор философии ’16, работающие в настоящее время в Институте астрономии Макса Планка и Массачусетском технологическом институте, соответственно, отметили, что атмосфера будет смягчать температуру планеты, поэтому не будет резкая разница между дневной и ночной сторонами. Если телескоп может измерить, насколько сильно светится дневная сторона, он сможет определить, есть ли атмосфера, перераспределяющая тепло.
Образец цитирования: «Вода на горячих каменистых экзопланетах."Кайт и Шефер, Письма в астрофизический журнал, 11 марта 2021 г.
Финансирование: НАСА.