«Уэбб» показал, как облака меняют недра субнептунов
Астрономы выяснили, что облака в атмосферах субнептунов могут менять условия глубоко под ними. По расчетам, облака из испаренных пород и солей задерживают тепло в нижних слоях атмосферы и могут разогревать границу между атмосферой и внутренней частью планеты на тысячи градусов. Исследование опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
Субнептуны — планеты крупнее Земли, но меньше Нептуна. Это самый распространенный тип экзопланет в каталоге NASA: среди 6324 подтвержденных экзопланет субнептунов 2182. И все же астрономы знают об этом загадочном классе планет очень мало, в том числе не понимают, из чего они состоят. Основных вариантов два: под толстой атмосферой у субнептунов могут быть каменистые недра, как у планет земного типа, или большие запасы воды, метана и других веществ, которые при нагреве легко переходят в газ.
Экзопланеты: какие бывают, как их открыли и есть ли среди них пригодные для жизни
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволяет изучать атмосферы субнептунов, но видит только их верхние слои. Облака усложняют задачу еще больше: если они находятся высоко, то перекрывают химические сигналы из более глубоких областей атмосферы. Группа Сагника Мукерджи из Университета штата Аризона решила проверить, как облака влияют на условия внутри планет.
Компьютерные модели показали, что глубоко в атмосферах субнептунов могут возникать облака из испаренных горных пород и солей. Они работают как тепловое одеяло: нижние слои атмосферы нагреваются больше чем на 1000 °C, а верхние, наоборот, охлаждаются. Эффект доходит до границы атмосферы и внутренней области планеты.
Для двух субнептунов, GJ 1214 b и TOI-1231 b, в моделях нагрев был достаточно сильным, чтобы каменные породы внутри планет могли расплавиться и образовать океан магмы. «Среди субнептунов, которые сейчас изучают с помощью JWST, нас удивило, что нагрев из-за облаков может повысить температуру на границе атмосферы и внутренней области планеты примерно на 1400–2600 градусов Цельсия», — сказал Мукерджи.
Если внутри субнептуна есть океан магмы, он может обмениваться веществами с атмосферой. Из расплавленных пород в атмосферу могут попадать кислород, гидрид кремния и монооксид кремния, а метан, водяной пар и аммиак, наоборот, могут уходить в магму. В результате состав атмосферы, который видит «Джеймс Уэбб», не всегда отображает общий состав планеты.
Авторы считают, что это нужно учитывать при расшифровке данных «Уэбба». «Интерпретировать наблюдения субнептунов с помощью JWST особенно сложно из-за того, что атмосфера и внутренняя часть планеты влияют друг на друга», — отметил соавтор работы Луис Уэлбэнкс. «Эта работа приближает нас к ответу на вопрос, из чего состоят эти загадочные планеты».
Иллюстрация Hailey Nelson/ASU
Самое популярное
