Международная группа астрономов обнаружила неожиданные признаки того, что раскалённая каменистая экзопланета, поверхность которой покрыта расплавленной породой, может быть защищена отражающим слоем облаков, работающим как гигантский солнцезащитный экран. Ранее специалисты полагали, что экстремальные условия на таком объекте почти исключают сохранение атмосферы, однако новые наблюдения говорят об обратном. Результаты исследования, опубликованные в журнале The Astronomical Journal, представила команда во главе с астрофизиком Аньяли Пьетт из Бирмингемского университета.
С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) учёные наблюдали за каменистой экзопланетой TOI-561 b, которая находится примерно в 280 световых годах от Земли. В течение 37 часов они отслеживали объект, зафиксировав почти четыре полных оборота вокруг его звезды. Полученные данные указывают на то, что вокруг планеты, вероятно, сохраняется плотная атмосфера, хотя её условия слишком суровы для известных форм жизни. Эта оболочка, судя по всему, помогает планете отражать значительную часть излучения светила.
Одно из возможных объяснений высокой отражательной способности — слой облаков из силикатов, который не даёт поверхности нагреваться до температур, ожидаемых у открытой каменистой планеты. Кроме того, атмосфера, по-видимому, переносит тепло с постоянно освещённой дневной стороны на ночную, что дополнительно снижает нагрев обращённого к звезде полушария. Точный состав газов пока не установлен: это может быть плотный слой углекислого газа, похожий на атмосферу Венеры, но в гораздо более горячих условиях, либо оболочка с преобладанием диоксида серы, который выделяется при вулканической активности на спутнике Юпитера Ио.
«Наше открытие бросает вызов существующим теориям. Мы ожидали, что сильно облучённая каменистая планета, такая как TOI-561 b, потеряла атмосферу миллиарды лет назад», — приводит слова Аньяли Пьетт, доцента кафедры астрономии Бирмингемского университета, ScienceDaily. По её словам, вместо этого данные свидетельствуют о том, что планета сохраняет существенную атмосферу и сегодня. Это ставит важные вопросы: получила ли планета изначально необычно большой запас газов или океан расплавленной породы на её поверхности действует как планетарный вулкан, постоянно питающий атмосферу.
Ещё раньше измерения показали, что дневная сторона TOI-561 b заметно холоднее, чем предсказывали для тёмной каменистой планеты на столь близкой орбите. Это навело на мысль, что значительная часть поступающей энергии либо уходит на ночную сторону, либо отражается в космос до нагрева поверхности. Чтобы разобраться, команда наблюдала планету на протяжении всей орбиты и впервые изучила её ночное полушарие: поскольку к звезде всегда обращена одна и та же сторона, ночная сторона не получает прямого света, но и её тепло не объясняло всех потерь. В итоге выяснилось, что TOI-561 b отражает около 75% доходящего до неё света звезды — очень высокую долю, сопоставимую с Венерой.
Сопоставив данные телескопа с компьютерными моделями климата планеты, исследователи предположили, что над дневной стороной могут формироваться облака из силикатных минералов, включая диоксид кремния (SiO2) и силикат магния (MgSiO3). Если они действительно есть, то отражают излучение ещё до того, как оно достигнет поверхности, выполняя роль естественной защиты от света. «Мы измерили, как менялись яркость и тепло планеты на протяжении её орбиты. Этот метод, известный как фазовая кривая, показал, что планета отражает значительную часть света своей звезды, а тепло перераспределяется вокруг неё, а не остаётся только на освещённой стороне. В совокупности это указывает на наличие атмосферы», — отметила профессор Лиза Данг, руководившая проектом в Университете Уотерлу в канадской провинции Онтарио.
Новые результаты подкрепляют более ранние данные, полученные Лизой Данг, Аньяли Пьетт и их коллегами, о том, что TOI-561 b обладает плотной атмосферой, которая может постоянно пополняться газами из расплавленных недр. Это помогает объяснить, как планета сохраняет оболочку, несмотря на интенсивное излучение звезды на протяжении миллиардов лет: вместо простой потери газов в космос огромный резервуар расплавленной породы может непрерывно поставлять в атмосферу новое вещество. Теперь учёные рассчитывают выяснить, больше ли TOI-561 b похожа на чрезвычайно горячую Венеру или на куда более мощную версию вулканического спутника Ио, а дополнительные наблюдения JWST на более длинных волнах могут раскрыть химический состав атмосферы и разгадать тайну её долгого существования.