Космическая аномалия помогла разгадать загадку кремния на Юпитере и Сатурне

Художественная концепция коричневого карлика — объекта, который больше планеты, но недостаточно массивен для запуска термоядерного синтеза как звезда. Автор: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor

Космический телескоп Джеймса Уэбба помог разрешить давнюю загадку: почему кремний, один из самых распространенных элементов во Вселенной, практически не обнаруживается в атмосферах Юпитера, Сатурна и аналогичных газовых гигантов. Ответ был найден при изучении необычного объекта, случайно обнаруженного в 2020 году и получившего название «Аномалия» (The Accident).

«Аномалия» представляет собой коричневый карлик — газовый шар, не являющийся ни планетой, ни звездой. Этот объект обладает уникальным сочетанием характеристик, которые ранее наблюдались только у молодых или, наоборот, очень старых коричневых карликов.

Исследователи с помощью телескопа Уэбба обнаружили в его атмосфере молекулу силана (SiH₄) — простое соединение кремния с водородом. Это первое обнаружение силана в атмосфере подобного объекта.

Сравнительные размеры коричневых карликов и газовых гигантов. Автор: NASA/JPL-Caltech

Ученые давно предполагали, что кремний должен присутствовать в атмосферах газовых гигантов, но он оказывается «спрятан». Связываясь с кислородом, кремний образует оксиды (например, кварц), которые формируют облака. На более холодных планетах, таких как Юпитер и Сатурн, эти облака опускаются глубоко под более легкие слои атмосферы, становясь невидимыми для телескопов.

Открытие силана в «Аномалии» объясняется ее возрастом — примерно 10-12 миллиардов лет. Когда она формировалась, во Вселенной было значительно меньше кислорода, поэтому кремний соединялся с водородом, а не с кислородом.

«Иногда именно экстремальные объекты помогают нам понять, что происходит со средними», — заявила Джеки Фэрти из Американского музея естественной истории, ведущий автор исследования.

Это открытие важно для будущих исследований экзопланет, поскольку помогает понять сложные химические процессы в атмосферах планет.

Исследование опубликовано в журнале Nature.