«Джеймс Уэбб» обнаружил необычную богатую водородом атмосферу на лавовой планете 55 Cancri e

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил необычную атмосферу на адской лавовой планете. Credit: AI/ScienceDaily.com

Астрономы с помощью космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» (JWST) исследовали суперземлю 55 Cancri e (55 Cnc e) — экстремальную каменистую планету, расположенную примерно в 41 световом году от Земли. Ее радиус составляет около 1,88 радиуса Земли, а масса — около 8 масс Земли. Планета совершает полный оборот вокруг своей звезды, похожей на Солнце, всего за 0,7 дня. Для сравнения, Меркурию на это требуется 88 дней.

Из-за такой близости к звезде ученые полагают, что поверхность планеты остается расплавленной. Результаты исследования, которые были представлены для публикации в журнале Nature Astronomy, могут дать ценную информацию о формировании и эволюции лавовых экзопланет.

Команда наблюдала пять затмений 55 Cancri e с помощью JWST и сравнила результаты с существующими моделями эволюции каменистых экзопланет. Эти модели обычно предсказывали атмосферы, богатые угарным газом (CO) и углекислым газом (CO2). Однако новые наблюдения указывают на атмосферу, содержащую большое количество угарного газа, относительно малое количество углекислого газа и, что удивительно, значительное количество водорода.

Исследователи также обнаружили различия между пятью наблюдениями затмений. Они предполагают, что эти вариации могут быть вызваны вулканической дегазацией или облаками, образующимися из материала, выделяемого недрами планеты. По мнению ученых, эти облака могут временно охлаждать поверхность планеты, прежде чем продолжающаяся дегазация их рассеет.

«Поскольку вторичные атмосферы каменистых планет определяются составом недр и последующей дегазацией, состав их атмосфер напрямую связан с окислительно-восстановительным состоянием их недр. Предпочтение моделям, богатым водородом, вместе с крутыми инверсиями, которые они создают, таким образом, предполагает недра с относительно низкой фугитивностью кислорода, что согласуется с дегазацией из восстановленного магматического океана», — говорится в исследовании.

Окислительно-восстановительное состояние планеты описывает химический баланс между кислородом и водородом/железом в ее недрах. Для 55 Cancri e результаты показывают, что водород явно преобладает над кислородом, что объясняет, почему у планеты, по-видимому, есть богатая водородом атмосфера. Поскольку атмосфера может отражать то, что происходит глубоко внутри планеты, эти наблюдения могут открыть редкое окно в химию недр инопланетного мира.

Интерес к лавовым экзопланетам быстро растет в последнее десятилетие по мере открытия все большего числа таких экстремальных миров, хотя сама 55 Cancri e была впервые идентифицирована в 2004 году. Среди других известных лавовых экзопланет — K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d и CoRoT-7 b. Как и 55 Cancri e, эти планеты приливно заблокированы своими звездами и испытывают экстремальные температуры. На 55 Cancri e расплавленная порода, как полагают, сосредоточена на постоянно освещенной стороне.

Хотя и Ио, и лавовые экзопланеты могут демонстрировать обширный вулканизм, движущие силы этой активности сильно различаются. Вулканы Ио питаются приливным нагревом, в то время как лавовые экзопланеты, такие как 55 Cancri e, нагреваются в основном из-за чрезвычайно близкой орбиты к своим звездам.

По мере того как астрономы продолжают использовать такие мощные обсерватории, как JWST, 55 Cancri e и другие лавовые миры могут раскрыть еще больше информации о формировании, эволюции и скрытых недрах некоторых из самых экстремальных каменистых планет, когда-либо обнаруженных.