Планети з розплавленою поверхнею, що рухаються на дуже близьких орбітах довкола своїх зір, мали б давно втратити газову оболонку. Спостереження показують протилежне. Науковці зі Стенфордського університету пояснили цей парадокс повільним виділенням газів із розплаву. Раніше вважали, що є одна відстань від зорі, за якою атмосфера вже не втримається. Розрахунки за новою моделлю дають дві такі межі.
Де проходить межа атмосфер
Уявлення про космічну берегову лінію склалося за останнє десятиліття. Це емпірична межа, яка розділяє тіла зі щільною атмосферою і ті, де її практично немає. Порівнюються два параметри, а саме: кількість енергії від зорі та друга космічна швидкість самого тіла. Опромінення зриває газову оболонку, а сильне тяжіння масивнішого тіла цьому протидіє.
По один бік межі опиняються Земля, Венера і Титан. По інший — Меркурій та Місяць, де атмосфери фактично немає. Концепція виявилася перспективним способом відбору цілей, вартих детального вивчення.
Лавові світи з атмосферами
Найгучнішим винятком стала суперземля 55 Cancri e. Планета рухається приблизно у 20 разів ближче до своєї зорі, ніж Меркурій до Сонця, повний оберт триває менше ніж 18 годин. За масою вона майже у вісім разів перевищує земну, а поверхня її розплавлена, тому такий світ називають лавовим.
Спочатку припускали, що навколо неї тримається розріджена завіса з випаруваної породи. Вимірювання за допомогою James Webb у 2024 році виключили цей сценарій і вказали на щільну оболонку, ймовірно, багату на вуглекислий або чадний газ. Її джерелом може бути магматичний океан.
Схожих об’єктів, як зазначає Universe Today, знайшли вже кілька. Серед них планети TOI-561 b земного розміру і CoRoT-7b, теж укриті розплавом.
Як утримується атмосфера над магмою
Модель, описана в рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters, поєднує еволюцію атмосфери та надр планети. Розрахунки виявили ще одну межу, гарячішу за берегову лінію. Автори назвали її космічною мілиною.
У цьому режимі океан розплаву не застигає, чому сприяє припливне нагрівання у багатопланетних системах. Більшість летких сполук утримується розчиненою в ньому, тож зоряне випромінювання зриває тільки невеликий надлишок над поверхнею. Повільне надходження нових порцій газу компенсує ці втрати й щільна атмосфера зберігається мільярди років.
Між мілиною і береговою лінією лежить безповітряна долина. Розплав на цих світах застигає надто швидко після формування, а леткі сполуки залишаються замкненими в породі. Поповнювати газову оболонку немає з чого, тож вона поступово виснажується. У Сонячній системі до цієї категорії належить Меркурій, а за її межами — TRAPPIST-1b.
Спостереження за допомогою James Webb у 2023 році вже показали, що на TRAPPIST-1b атмосфери майже напевно немає. Вимірювання теплового випромінювання на довжині хвилі 15 мікрометрів дало денну температуру близько 500 кельвінів, що відповідає розжареній породі без атмосфери, яка переносила б тепло на нічний бік.
Що це змінює для пошуку життя
Пошук життя за межами Сонячної системи тримається на наявності рідкої води на поверхні. Без атмосфери вона в такому стані не втримається. Тому перше питання щодо будь-якої скелястої екзопланети стосується того, чи є там газова оболонка взагалі.
Лавові світи в режимі мілини для життя непридатні. Проте уточнена модель дає чіткіші критерії того, які планети варто перевіряти під час майбутніх оглядів. За словами Баррона Нгуєна, набір параметрів, за яких планета здатна створити й зберегти атмосферу, виявився ширшим, ніж вважали раніше.
