Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил планету, где облака из горных пород исчезают каждую ночь

Художественное изображение WASP-94A b, газового гиганта в созвездии Микроскопа. Облака формируются по мере того, как воздух движется над темной стороной планеты, достигая пика к рассвету. Облака рассеиваются на дневной стороне, оставляя ясное небо к раннему вечеру. Credit: Hannah Robbins/Johns Hopkins University

Каждое утро на гигантской экзопланете WASP-94A b в небе собираются облака из горных пород. К вечеру эти облака исчезают.

Используя наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), астрономы обнаружили этот драматический ежедневный цикл погоды на далеком мире, расположенном почти в 700 световых годах от Земли в созвездии Микроскопа. Открытие знаменует собой один из первых случаев, когда ученые напрямую наблюдали цикл облаков на экзопланете типа «горячий юпитер».

Открытие также дало исследователям гораздо более четкое представление об атмосфере планеты, помогая лучше понять, из чего состоит мир и как ведет себя его погода. Исследование было опубликовано в журнале Science.

«Я изучаю экзопланеты уже 20 лет, и общая облачность была бельмом на глазу. Мы уже довольно давно знаем, что облака широко распространены на планетах типа „горячий юпитер", что раздражает, потому что это все равно что пытаться разглядеть планету через запотевшее окно», — сказал соавтор и главный исследователь программы Дэвид Синг, выдающийся профессор Блумберга по наукам о Земле и планетах в Университете Джонса Хопкинса. «Нам не только удалось прояснить обзор, но мы наконец-то можем точно определить, из чего состоят облака и как они конденсируются и испаряются, перемещаясь вокруг планеты».

Экстремальная погода на WASP-94A b

Чтобы изучить WASP-94A b, ученые наблюдали планету, когда она проходила перед своей звездой. Во время этого транзита JWST смог отдельно изучить передний и задний края планеты, когда она двигалась на фоне света звезды.

Передний край представляет собой утреннюю сторону планеты, где атмосферные ветры переносят воздух с более прохладной ночной стороны на чрезвычайно жаркую дневную. Задний край действует как вечерняя сторона, где воздух движется обратно к темноте.

Наблюдения выявили поразительное различие между утренними и вечерними условиями. Утренняя сторона была заполнена облаками из силиката магния, минерала, обычно встречающегося в горных породах на Земле. Вечерняя сторона, однако, казалась почти безоблачной.

Исследователи полагают, что есть два возможных объяснения исчезновения облаков. Одна из идей заключается в том, что мощные ветры увлекают облака глубоко в атмосферу планеты на палящей дневной стороне, фактически скрывая их из виду. Другая возможность состоит в том, что облака испаряются, попадая в зоны с температурой, превышающей 1000 градусов, что похоже на рассеивание утреннего тумана на Земле, но в гораздо более экстремальных условиях.

«Это было огромным сюрпризом. Люди ожидали некоторых различий, например, что утром прохладнее, чем вечером — это естественно, что мы испытываем здесь, на Земле», — сказал Синг. «Но то, что мы увидели, было настоящей дихотомией между погодой на обеих сторонах планеты и огромными различиями в облачном покрове, и это меняет всю нашу картину планеты».

«Джеймс Уэбб» заглядывает сквозь инопланетные облака

Более ясное вечернее небо дало ученым возможность, которая ранее была невозможна с помощью более старых телескопов, таких как «Хаббл». Изолируя безоблачную сторону планеты, исследователи смогли напрямую изучить саму атмосферу, вместо того чтобы усреднять данные облачных и ясных областей.

«С помощью телескопа „Хаббл", когда мы проводили такой тип наблюдений, мы получали усредненный вид всей планеты, при этом данные об облаках и атмосфере были смешаны и неразличимы», — сказал первый автор Сагник Мукерджи, постдокторант Университета штата Аризона, который на момент исследования был студентом Университета Джонса Хопкинса и Калифорнийского университета в Санта-Крус. «Этот подход с JWST позволяет нам локализовать наши наблюдения, что помогло нам увидеть цикл облаков».

Более четкие данные также решили давнюю загадку химического состава планеты. Более ранние измерения предполагали, что WASP-94A b содержит в сотни раз больше кислорода и углерода, чем Юпитер, что не соответствовало существующим теориям формирования планет.

Новые наблюдения рисуют совершенно иную картину. Ученые теперь оценивают, что планета содержит лишь примерно в пять раз больше кислорода и углерода, чем Юпитер, что делает ее гораздо более похожей на планету-гиганта в нашей собственной Солнечной системе, чем считалось ранее.

Новое окно в инопланетные атмосферы

Горячие юпитеры — это планеты-гиганты, которые вращаются чрезвычайно близко к своим звездам, даже ближе, чем Меркурий к Солнцу. Из-за сильной жары и радиации эти планеты предоставляют ученым идеальные естественные лаборатории для изучения химии атмосферы и поведения облаков в экстремальных условиях.

После изучения WASP-94A b исследовательская группа изучила еще восемь горячих юпитеров и выявила аналогичный цикл облаков еще на двух мирах: WASP-39 b и WASP-17 b.

Далее исследователи планируют расширить поиск, используя более крупную программу наблюдений JWST, которая будет изучать циклы облаков на многих различных экзопланетах, включая необычный газовый гигант, который проходит через обитаемую зону по эксцентричной орбите.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Джонса Хопкинса.

Sagnick Mukherjee, David K. Sing, Guangwei Fu, Kevin B. Stevenson, Stephen P. Schmidt, Harry Baskett, Mei Ting Mak, Patrick McCreery, Natalie H. Allen, Katherine A. Bennett, Duncan A. Christie, Carlos Gascón, Jayesh Goyal, Éric Hébrard, Joshua D. Lothringer, Mercedes López-Morales, Jacob Lustig-Yaeger, Erin M. May, L. C. Mayorga, Nathan Mayne, Lakeisha M. Ramos Rosado, Henrique Reggiani, Zafar Rustamkulov, Kevin C. Schlaufman, Kristin S. Sotzen, Daniel Thorngren, Le-Chris Wang, Maria Zamyatina. Cloudy mornings and clear evenings on a gas giant exoplanet. Science, 2026; 392 (6800): 858 DOI: 10.1126/science.adx5903