James Webb виявив ознаки атмосфери в «найхолоднішої» лавової надземлі – вона може нагадувати молоду Землю

Космічний телескоп James Webb отримав переконливі свідчення існування атмосфери в HD 3167 b – розжареної кам’янистої надземлі приблизно за 154 світлові роки від Землі. Її денний бік виявився значно холоднішим, ніж мав би бути в кам’яного світу без атмосфери.

Результати опубліковано в The Astrophysical Journal Letters. Саму HD 3167 b відкрили ще 2016 року, тож новим результатом стало саме виявлення ознак атмосферної оболонки.

Планета приблизно в 1,6 раза більша за Землю за радіусом і в 4,8 раза масивніша, а один оберт навколо своєї зорі здійснює лише за 0,96 земної доби. За даними NASA, вона розташована надзвичайно близько до світила, тому її освітлений бік, імовірно, вкритий розплавленою породою.

Рівноважну температуру HD 3167 b оцінюють приблизно в 1780 К, або близько 1500 °C.

Планета виявилася надто холодною для голого кам’яного світу

Астрономи спостерігали HD 3167 b за допомогою інструмента MIRI телескопа James Webb під час вторинного затемнення – моменту, коли планета ховається за своєю зорею.

Порівнявши випромінювання системи до затемнення і під час нього, дослідники змогли визначити, скільки інфрачервоного світла йде безпосередньо від самої планети.

Глибина затемнення становила лише 38 ± 11 частин на мільйон, тоді як модель темної кам’янистої планети без атмосфери передбачала приблизно 104 ± 3 ppm.

Виміряна яскравісна температура денного боку становила близько 1300 К – приблизно 1025 °C. Різниця з найгарячішою моделлю голої поверхні перевищує п’ять стандартних відхилень.

Для планети, що перебуває так близько до зорі, це несподівано низьке значення.

Дослідники вважають найімовірнішим поясненням наявність атмосфери, яка переносить частину тепла з освітленого боку на нічний. Додаткове охолодження можуть забезпечувати хмари, що відбивають частину випромінювання зорі назад у космос.

Подібний механізм добре помітний на Венері: її щільна атмосфера надзвичайно ефективно перерозподіляє тепло між різними ділянками планети.

З чого складається атмосфера, поки невідомо

Поточних даних James Webb недостатньо, щоб визначити хімічний склад оболонки HD 3167 b.

Раніше припускали, що атмосфери таких гарячих кам’янистих планет мають складатися переважно з випаруваних мінералів і силікатів. Однак нові спостереження допускають присутність важчих летких сполук, зокрема вуглекислого газу, чадного газу або водяної пари.

Команда розраховує перевірити ці варіанти за допомогою подальших спектроскопічних спостережень, зокрема інструментом NIRSpec.

Як пояснюють дослідники з University of Chicago, HD 3167 b цікава ще й тим, що перебуває в прохолоднішому температурному діапазоні, ніж інші відомі лавові світи з ознаками атмосфер.

Тому вислів «найхолодніша лавова планета» не означає, що HD 3167 b справді холодна. Ідеться про найпрохолодніший із відомих наразі лавових світів, у яких виявлено свідчення атмосфери.

Такою могла бути Земля в перші мільйони років

Для життя у звичному розумінні HD 3167 b цілком непридатна. Навіть її відносно «холодний» денний бік залишається достатньо гарячим, щоб плавити багато порід.

Але саме тому планета становить особливий інтерес.

У перші мільйони років після формування Земля також пройшла стадію глобального океану магми. Енергія численних зіткнень планетезималей підтримувала поверхню в розплавленому стані, а рання атмосфера сильно відрізнялася від сучасної.

Спостерігаючи такі світи, як HD 3167 b, астрономи фактично отримують можливість вивчати процеси, які відбувалися на молодих кам’янистих планетах, але давно зникли на Землі.

Відкриття також показує, що атмосфери можуть зберігатися навіть у кам’янистих планет, які перебувають надзвичайно близько до своїх зір, де потужне випромінювання та зоряний вітер мали б активно руйнувати газову оболонку.