Планета з океаном лави, відкрита ще 2004 року, виявилася складнішою, ніж вважали раніше. Науковці дослідили її за допомогою космічного телескопа James Webb. Моделювання показало, що спостережувані властивості 55 Cancri e можна пояснити наявністю атмосфери, багатої на водень, яка підтримується взаємодією з глобальним лавовим океаном. Також фіксується присутність чадного газу.
Що відомо про екзопланету
Йдеться про 55 Cancri e, яку астрономи зараховують до класу «Суперземлі». За розміром вона приблизно вдвічі більша за Землю, а за масою важча майже у вісім разів. Розташована ця екзопланета за 41 світловий рік від нас і робить повний оберт навколо зорі сонячного типу за 0,7 земної доби (18 годин). Для порівняння, Меркурію на такий самий шлях потрібно 88 діб.
Через надзвичайно близьку орбіту поверхня 55 Cancri e, за припущенням науковців, розплавлена. Також ця екзопланета перебуває в припливному захопленні, тобто одна її сторона завжди звернена до зорі. Саме на цій денній півкулі вирує магматичний океан.
Що показали спостереження
Команда спостерігала п’ять вторинних транзитів 55 Cancri e, тобто явищ, коли планета заходила за свою зорю. Порівнюючи яскравість системи до і під час затемнення, дослідники отримали дані про теплове випромінювання самої планети. Ці результати зіставили з наявними моделями формування та еволюції лавових екзопланет. Такі моделі передбачали переважно вуглекислий і чадний газ в атмосфері таких тіл.
Нові спостереження підтвердили значну кількість чадного газу і сліди вуглекислого, але також виявили суттєву частинку водню, якого ці моделі не передбачали. Результати роботи опубліковані на сервері препринтів arXiv і подані до публікації в журналі Nature Astronomy.
Водень в атмосфері 55 Cancri e вказує на окисно-відновний стан її надр. Дослідники з’ясували, що переважання водню над киснем узгоджується з дегазацією магматичного океану з низькою активністю кисню. Такий стан науковці описують поняттям зниженої фугітивності кисню. Фугативність показує наскільки речовина прагне покинути свою фазу (газ, рідину чи розчин) або вступити в хімічні реакції. Тобто цей показник відображає здатність середовища до окиснення. За низької фугативності кисню недостатньо для зв’язування водню у воду, тому він виділяється в атмосферу у чистому вигляді.
Активна атмосфера і хмари
Дані п’яти транзитних явищ відрізнялися між собою, і науковці пояснили це можливим динамічним виділенням газів із надр або утворенням хмар унаслідок цього процесу. За їхнім припущенням, хмари здатні тимчасово охолоджувати поверхню, поки нові порції газу їх не розсіюють. Це узгоджується з раніше зафіксованою нестабільністю теплового випромінювання екзопланети, яку спостерігачі реєстрували в різні роки.
Серед відомих лавових екзопланет 55 Cancri e не поодинока. За останнє десятиліття науковці виявили ще кілька подібних тіл із надзвичайно короткими орбітальними періодами. У деяких із них магматичний океан вкриває всю поверхню, тоді як у 55 Cancri e лава є лише на зверненій до зорі півкулі.
Усі ці тіла об’єднує надзвичайно близька орбіта довкола своїх зір і, відповідно, екстремальний нагрів, що і є причиною розплавлення поверхні. Це принципово відрізняє їх від вулканізму на Іо, який спричинений теплом, що виникає через постійну гравітаційну деформацію супутника Юпітером.
За матеріалами phys.org
