Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, раскрывает интригующие детали экзопланеты TRAPPIST-1 b — ближайшего к звезде мира в системе из семи планет земного типа, расположенной всего в 40 световых годах от Земли. Новые данные показывают, что предыдущее исследование, которое описывало планету как темную голую скалу лишенную атмосферы, может быть неверными.
С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», планетологи измерили тепловое излучения планеты на двух длинах волн. Результаты показали, что TRAPPIST-1 b может быть как скалистым телом без атмосферы, но с активным вулканизмом, так и планетой с плотной углекислотной атмосферой, в верхней части которого формируется дымка.
Ученые дополнили данные наблюдений, проведенных ранее на длине волны в 15 микрон, анализом излучения с длиной волны 12,8 микрона. Данные комплексного моделирования не поддерживают гипотезу «темной, голой поверхности». В качестве альтернативы астрономы разработали показать, что атмосфера с большим количеством углекислого газа и дымкой также могла бы объяснить наблюдения.
Углекислый газ должен поглощать свет с длиной волны 15 мкн — поэтому наличие плотной атмосферы из этого газа должно значительно снижать излучение на этой длине волны. Не обнаружив таких изменений, авторы прошлого исследования решили, что атмосферы нет.
Однако дымка в верхних слоях атмосферы может радикально изменить ситуацию: она может эффективно поглощать звездный свет и делать верхние слои атмосферы теплее нижних, создавая то, что известно как «термическая инверсия». Эта инверсия заставляет CO ₂ излучать свет, а не поглощать его, что приводит к более высокому потоку на 15 мкн, чем на 12,8 мкн.
Эти тепловые инверсии довольно распространены в атмосферах тел Солнечной системы, возможно, наиболее похожим примером является туманная атмосфера спутника Сатурна Титана. Тем не менее, ожидается, что химия в атмосфере TRAPPIST-1b будет сильно отличаться от Титана или любого другого каменного тела Солнечной системы, и интересно думать, что мы можем наблюдать тип атмосферы, который мы никогда раньше не видели.
Михил Мин из Нидерландского института космических исследований SRON
Сложность исследования заключается в том, что традиционные методы определения планетарных атмосфер не работают для красных карликов из-за их нестабильной поверхности. Поэтому ученые используют измерение теплового излучения планеты в моменты, когда она скрывается за звездой, которые, как видно, дают неоднозначые результаты.
Ближайшие наблюдения с помощью фазовой кривой должны окончательно развеять сомнения. Ученые будут анализировать, как тепло распределяется между дневной и ночной сторонами планеты. Наличие атмосферы будет доказано, если тепло будет равномерно переноситься между сторонами, в противном случае температурный контраст будет слишком резким.
Система TRAPPIST-1 включает семь планет размером с Землю, которые вращаются вокруг одного красного карлика. Орбиты всех планет проходят к звезде ближе, чем орбита Меркурия к Солнцу, но из-за свойств звезды на таком расстоянии формируется потенциально обитаемая зона (область, в которой может сохраниться жидкая вода). В границы обитаемой зоны попадают три из семи планет.
Читать далее:
Квантовый чип Google превзошел суперкомпьютеры на септиллионы лет
Болото вместо степи: выяснили, каким был мост между Евразией и Америкой
Как на самом деле выглядел Иисус: эксперты развенчали популярный миф
На обложке: художественная иллюстрация планеты TRAPPIST-1 b. Изображение: Thomas Müller (HdA/MPIA)