Jak niektóre gorące i pokryte lawą planety, ciasno otulone wokół swoich gwiazd, potrafią utrzymać swoje atmosfery? Naukowcy przedstawili właśnie przekonujące wyjaśnienie, które może pomóc w poszukiwaniach życia poza naszym Układem Słonecznym.
Naukowcy wyjaśniają, jak lawowe egzoplanety zachowują swoje atmosfery. Wszystko jest zasługą "kosmicznej mielizny"
Nowe badanie oparte na modelowaniu atmosfer i wnętrz planet pokazuje, że planety lawowe mogą utrzymywać grube, gazowe powłoki przez miliardy lat dzięki roztopionej skale bulgoczącej na ich powierzchni. Lawa spowalnia uwalnianie gazów z wnętrza planet, dzięki czemu nie następuje utrata atmosfery spowodowana promieniowaniem gwiezdnym.
Kosmiczna linia brzegowa określa, jak blisko planety skaliste mogą zbliżyć się do swoich gwiazd, zachowując jednocześnie swoje atmosfery. Niektóre światy lawowe jednak znajdują się znacznie bliżej swoich gwiazd niż kosmiczna linia brzegowa i nadal posiadają atmosfery - a to podważa ten model. Naukowcom ze Stanforda udało się znaleźć rozwiązanie tego problemu. Nazwali tę nową dziedzinę "kosmiczną mielizną".
Szukanie na planetach atmosfery jest ważniejsze niż wody
W naszym Układzie Słonecznym strategia poszukiwania życia pozaziemskiego od dawna polega na podążaniu za wodą. Jednak w przypadku światów pozaziemskich wymagana jest inna strategia: podążanie za atmosferami.
Koncepcja kosmicznej linii brzegowej pojawiła się w ciągu ostatniej dekady jako obiecująca metoda identyfikacji potencjalnie przyjaznych światów do dalszych obserwacji. Jednak ostatnio naukowcy zaczęli ją kwestionować z powodu planet takich jak 55 Cancri e, która jest superziemią o masie prawie ośmiokrotnie większej od masy naszej planety. Krąży około 20 razy bliżej swojej gwiazdy niż Merkury wokół Słońca. A mimo to w 2024 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawnił, że ma ona niezwykle gęstą atmosferę.
Aby wyjaśnić te zjawiska na planetach, naukowcy opracowali model symulujący wymianę gazów między atmosferą a powierzchnią stopionej lawy, uwzględniając jednocześnie ucieczkę gazu z atmosfery w przestrzeń kosmiczną oraz schłodzenie i ostateczne zestalenie lawy. Następnie włączyli do modelu planety lawy, które utrzymują atmosferę, a także inne znane egzoplanety i planety Układu Słonecznego dla porównania.
Model wykazał, że atmosfery mogą być regulowane albo poprzez ucieczkę gazu w przestrzeń kosmiczną, albo poprzez uwalnianie gazu z planety do atmosfery (znane jako "odgazowanie"). Kosmiczna mielizna obejmuje te gorące, położone blisko gwiazdy światy, na których odgazowanie równoważy ucieczkę gazu.
Planety w tym układzie, takie jak 55 Cancri e, to zazwyczaj masywne superziemie o powierzchni pokrytej lawą. Planety położone nieco dalej od swoich gwiazd, takie jak Merkury, mają tendencję do szybszego ochładzania się i krzepnięcia, zatrzymując gazy pod ziemią. Nie mogąc uzupełnić swoich kurczących się atmosfer, krążą w kosmosie bez nich.
Naukowcy ze Stanford z niecierpliwością oczekują na to, w jaki sposób przyszłe badania egzoplanetarne poszerzą i rozbudują model kosmicznej linii brzegowej, uzupełniony o koncepcję mielizny.
- Wcześniej panował pewien pesymizm z powodu tych światów lawowych, ale teraz wiemy, że istnieje szerszy zestaw parametrów, które mogą umożliwić planecie wytworzenie i utrzymanie atmosfery - podsumował główny autor badania Barron Nguyen.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
