James Webb обнаружил признаки атмосферы у «самой холодной» лавовой суперземли – она может напоминать молодую Землю

Космический телескоп James Webb получил убедительные свидетельства существования атмосферы у HD 3167 b – раскалённой каменистой суперземли примерно в 154 световых годах от Земли. Её дневная сторона оказалась значительно холоднее, чем должна быть у лишённого атмосферы каменного мира.

Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters. Саму HD 3167 b открыли ещё в 2016 году, поэтому новым результатом стало именно обнаружение признаков атмосферной оболочки.

Планета примерно в 1,6 раза больше Земли по радиусу и в 4,8 раза массивнее, а один оборот вокруг своей звезды совершает всего за 0,96 земных суток. По данным NASA, она расположена чрезвычайно близко к светилу, поэтому её освещённая сторона, вероятно, покрыта расплавленной породой.

Равновесная температура HD 3167 b оценивается примерно в 1780 К, или около 1500 °C.

Планета оказалась слишком холодной для голого каменного мира

Астрономы наблюдали HD 3167 b с помощью инструмента MIRI телескопа James Webb во время вторичного затмения – момента, когда планета скрывается за своей звездой.

Сравнив излучение системы до и во время затмения, исследователи смогли определить, сколько инфракрасного света исходит непосредственно от самой планеты.

Глубина затмения составила всего 38 ± 11 частей на миллион, тогда как модель тёмной каменистой планеты без атмосферы предсказывала примерно 104 ± 3 ppm.

Измеренная яркостная температура дневной стороны составила около 1300 К – примерно 1025 °C. Разница с максимально горячей моделью голой поверхности превышает пять стандартных отклонений.

Для планеты, находящейся настолько близко к звезде, это неожиданно низкое значение.

Исследователи считают наиболее вероятным объяснением наличие атмосферы, которая переносит часть тепла с освещённой стороны на ночную. Дополнительное охлаждение могут обеспечивать облака, отражающие часть излучения звезды обратно в космос.

Подобный механизм хорошо заметен на Венере: её плотная атмосфера чрезвычайно эффективно перераспределяет тепло между разными областями планеты.

Из чего состоит атмосфера, пока неизвестно

Текущих данных James Webb недостаточно, чтобы определить химический состав оболочки HD 3167 b.

Ранее предполагалось, что атмосферы настолько горячих каменистых планет должны состоять преимущественно из испарившихся минералов и силикатов. Однако новые наблюдения допускают присутствие более тяжёлых летучих соединений, включая углекислый газ, угарный газ или водяной пар.

Команда рассчитывает проверить эти варианты с помощью последующих спектроскопических наблюдений, в том числе инструментом NIRSpec.

Как объясняют исследователи из University of Chicago, HD 3167 b интересна ещё и тем, что находится в более прохладном температурном диапазоне, чем другие известные лавовые миры с признаками атмосфер.

Поэтому выражение «самая холодная лавовая планета» не означает, что HD 3167 b действительно холодная. Речь идёт о наиболее прохладном из известных сейчас лавовых миров, у которых обнаружены свидетельства атмосферы.

Такой могла быть Земля в первые миллионы лет

Для жизни в привычном понимании HD 3167 b совершенно непригодна. Даже её относительно «холодная» дневная сторона остаётся достаточно горячей, чтобы плавить многие породы.

Но именно поэтому планета представляет особый интерес.

В первые миллионы лет после формирования Земля также прошла стадию глобального океана магмы. Энергия многочисленных столкновений планетезималей поддерживала поверхность в расплавленном состоянии, а ранняя атмосфера сильно отличалась от современной.

Наблюдая такие миры, как HD 3167 b, астрономы фактически получают возможность изучать процессы, которые происходили на молодых каменистых планетах, но давно исчезли на Земле.

Открытие также показывает, что атмосферы могут сохраняться даже у каменистых планет, находящихся чрезвычайно близко к своим звёздам, где мощное излучение и звёздный ветер должны активно разрушать газовую оболочку.