В атмосферах самых многочисленных планет во Вселенной полно дыма и смога
Космические экспедиции многократно делали четкие снимки Земли, на которых хорошо видны континенты, океаны и облака. Но наша планета может оказаться редкостью. Ученые из Чикагского университета выяснили, что многие планеты за пределами Солнечной системы окутывают густые облака сажи. Авторы опубликовали научную статью 18 мая в журнале The Astrophysical Journal Letters. Высокие температуры и огромное давление в глубоких слоях атмосферы работают как природный дизельный двигатель. Они создают смог, который поднимается на поверхность. Это объясняет, почему астрономы часто получают данные без каких-либо деталей, когда направляют телескопы на далекие миры.
Ученые сосредоточились на планетах, которые они называют субнептунами или мини-нептунами. По размеру они больше Земли, но меньше Нептуна, и обладают очень плотной атмосферой. В нашей Солнечной системе таких планет нет, но они составляют более трети всех миров, которые астрономы открыли у других звезд. Люди не могут увидеть эти далекие планеты напрямую, поэтому ученым приходится применять косвенные методы.
Мощный космический телескоп «Джеймс Уэбб» собрал много данных об этих мирах. На графиках астрономы заметили необычную кривую: атмосферы мини-нептунов в определенном диапазоне температур оказывались абсолютно непрозрачными. Долгое время никто не знал, что именно делает их такими.
Разгадать загадку помог постдок Джихон Ян, который руководил проектом и стал первым автором статьи. До того как прийти в астрофизику, он защитил докторскую диссертацию как инженер-химик. Когда Ян посмотрел на графики с космического телескопа, он узнал кривые, которые выдают реактивные, дизельные и бензиновые двигатели, когда они сжигают топливо.
В земных моторах водород, углерод и кислород взаимодействуют, когда сильно нагреваются. Они образуют полициклические ароматические углеводороды. Это сложные вещества, которые под микроскопом выглядят как пчелиные соты. Из них состоит обычная сажа, которую можно найти в черном дыме из выхлопной трубы грузовика или в масляном фильтре автомобиля.
Экзопланеты: какие бывают, как их открыли и есть ли среди них пригодные для жизни
Хотя поверхностьмини-нептунов нагревается не так сильно, чтобы химические элементы прореагировали, глубоко внутри планет условия меняются. Из-за толстого слоя газа давление и температура там возрастают настолько, что этого хватает, чтобы образовалась сажа. Затем она просто всплывает наверх. Сами по себе эти планеты совершенно не подходят для жизни человека. Они вращаются очень близко к своим звездам, из-за чего сильно нагреваются. На их поверхности плещутся океаны магмы, или материалы там становятся твердыми как алмазы, потому что на них давит огромный вес атмосферы.
Количество сажи в атмосфере работает как индикатор. С его помощью ученые могут точнее измерить, как углерод и кислород соотносятся на планете. Это помогает понять, как и где изначально сформировались эти миры в своих звездных системах. Такие детали сужают круг поиска планет, где потенциально может существовать жизнь. По словам Яна, это первый случай, когда методы химической инженерии применили в науке об экзопланетах.
Иллюстрация Louise Lerner
Самое популярное
