«Уэбб» разглядел странную атмосферу на адской планете, покрытой лавой

С помощью космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба учёные исследовали «суперземлю» 55 Cancri e (55 Cnc e) — обладающую экстремальными условиями каменную экзопланету, расположенную на расстоянии приблизительно 41 светового года от Земли. Эта планета, радиус которой составляет около 1,88 радиуса Земли, а масса — приблизительно 8 масс Земли, совершает оборот вокруг звёзды, похожей на Солнце, всего за 0,7 дня. Для сравнения: Меркурий обращается вокруг нашего Солнца за 88 дней.

Поскольку 55 Cancri e обращается вокруг своей звёзды на столь близком расстоянии, учёные полагают, что её поверхность достаточно горяча, чтобы оставаться в расплавленном состоянии. Их результаты, представленные к публикации в журнале «Nature Astronomy», могут дать ценную информацию о том, как формируются и развиваются лавовые экзопланеты.

Исследовательская группа наблюдала пять вторичных затмений 55 Cancri e с помощью «Уэбба» и сравнила результаты с давно существующими моделями эволюции каменных экзопланет. Эти модели, обычно, предсказывали атмосферы, богатые оксидом углерода (CO) и диоксидом углерода (CO₂).

Вместо этого новые наблюдения указывают на атмосферу, содержащую обильный оксид углерода, по сравнению с небольшие количества диоксида углерода (CO₂) и удивительно большие количества водорода.

Исследователи равным образом обнаружили различия между данными пяти наблюдений затмений. Они предполагают, что эти колебания могут быть вызваны вулканическим газовыделением или облаками, образующимися из вещества, выделяемого из недр планеты. С точки зрения исследователей, эти облака могут временно охлаждать поверхность планеты, прежде чем продолжающееся газовыделение рассеивает их.

В исследовании отмечается: «Поскольку вторичные атмосферы каменных планет определяются составом их недр и последующим выделением газов, состав их атмосфер напрямую связан с окислительно-восстановительным состоянием недр. Итак, предпочтение моделей с высоким содержанием водорода, наряду с резкими инверсиями, которые они дают, указывает на наличие недр с по сравнению с низкой фугацитностью (летучестью) кислорода, что согласуется с выделением газов из восстановленного магматического океана».

В случае 55 Cancri e водород значительно преобладает над кислородом, что помогает объяснить, почему у планеты, по-видимому, богатая водородом атмосфера. Поскольку атмосфера может отражать то, что происходит в глубинах планеты, эти наблюдения могут открыть редкую возможность заглянуть в химию недр инопланетного мира.

Интерес к лавовым экзопланетам стремительно вырос за последнее десятилетие по ходу открытия всё большего числа таких экстремальных миров, хотя сама 55 Cancri e была в первый раз обнаружена ещё в 2004 году.

К другим известным лавовым экзопланетам относятся K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d и CoRoT-7 b. Их орбитальные периоды составляют примерно 6,7 часа, 7,5 дня, 10,5 часа, 4,2 дня и 20,4 часа соответственно.

Как и 55 Cancri e, эти планеты приливно привязаны к своим звёздам и подвергаются воздействию крайне высоких температур. Считается, что на 55 Cancri e расплавленная порода сосредоточена на стороне, постоянно освещаемой звездой. Другие миры, такие как L 98-59 d, могут быть покрыты глобальным магматическим океаном, напоминающим вулканический ландшафт спутника Юпитера Ио.