Спостереження кам’янистої планети, що оббігає зірку за одну земну добу, дають зачіпку і для пошуку меж придатності світів до життя, і для моделювання ранньої Землі з магматичним океаном. Дослідники Чиказького університету зафіксували на HD 3167 b щільну газову оболонку там, де класичні моделі планетології її майже не передбачають.
За прийнятими уявленнями, що ближче кам’янисте тіло до зірки, то швидше зоряний вітер і високоенергетичні фотони мають зірвати атмосферу в космос. На частині ультрагарячих «лавових світів» оболонка все ж зберігається. HD 3167 b стала найхолоднішим відомим представником цього сімейства з ознаками масивної атмосфери.
Що відомо про планету і виміри
- Радіус HD 3167 b приблизно на 60% більший за земний: це суперземля.
- Повний оберт навколо зірки триває 23 земні години.
- За яскравістю зірки денна сторона за наявності щільної атмосфери мала б сягати або перевищувати 2200 °C.
- Телескопічні вимірювання й спектральний аналіз відбитого світла дають температуру поверхні близько 1500 °C — майже на 700 градусів нижче від моделі.
- Керівник дослідження — професор Чиказького університету Едвін Кайт; склад атмосфери коментував член групи Брендон Кой.
- Роботу опубліковано в The Astrophysical Journal Letters.
Планети на таких тісних орбітах через приливні сили майже завжди синхронізують обертання: до зірки постійно звернений один бік, як у Місяця до Землі. На денній півкулі температура часто перевищує 800 °C, силікатні породи плавляться й утворюють лавові океани, нічна сторона залишається в холоді космосу.
На частині лавових світів денний бік холодніший, ніж очікують від близької зірки. Різниця вказує, що тепло відводять висотні хмари, які відбивають світло, або щільна циркулююча атмосфера, що переносить жар на нічний бік. Найімовірніше працюють обидва механізми.
Сама наявність атмосфери над розпеченою поверхнею лишається фізичною загадкою: молекули газу отримують енергію, достатню, щоб покинути гравітаційне поле, плюс пряме випромінювання зірки. Як сформулював доктор Едвін Кайт, згідно зі здоровою теорією, чим ближче кам’яниста планета обертається навколо своєї зірки, тим важче їй утримати будь-яку газову оболонку.
Кайт і аспіранти систематично перевіряли відомі ультрагарячі скелясті планети. Результат розійшовся з моделями: сліди щільної атмосфери виявили саме на найгарячіших об’єктах, а не на відносно прохолодніших. Білу світловідбивну породу теоретично не виключають, але розрахунки групи найімовірніше пояснюють різницю температур атмосферою-теплообмінником. Або існує ще невідомий температурний поріг збереження оболонки, і HD 3167 b стоїть на цій межі, або планету тримає унікальний геологічний процес, якого вже немає в подібних тіл.
Брендон Кой зазначив, що головне питання тепер не сам факт оболонки, а її хімічний склад. Раніше вважали, що в такій спеці атмосфера може складатися лише з випарених силікатів і кам’яних парів у вигляді аерозолю. Нові спектроскопічні дані вказують на складнішу суміш: у значній концентрації можуть бути вуглекислий газ, чадний газ або навіть водяна пара.
Земля лежить значно далі від Сонця, ніж HD 3167 b від своєї зірки, але на ранньому етапі Сонячної системи наша планета пройшла схожий стан. Удари астероїдів і протопланет розплавили поверхню в глобальний магматичний океан. Дані про взаємодію лави й газового шару на таких екзопланетах допоможуть точніше моделювати ранню мантію Землі, становлення атмосфери та перші кроки до стану, придатного для життя.
