В поисках соседних миров, которые могут быть потенциально пригодны для жизни, астрономы и планетологи в первую очередь учитывают массу планеты и её удалённость от родительской звезды. На холодных или горячих газовых гигантах жизнь, какой мы её знаем, невозможна, но есть и другие планеты, так называемые суперземли, масса которых немногим больше земной.
Некоторые из них находятся на идеальном расстоянии от своего светила, а значит, могут поддерживать воду в жидком состоянии на своей поверхности. Недавние исследования показали, что как минимум один двойник Земли и одна планета газовый гигант окутаны плотным слоем облаков.
"Мы всегда подозревали, что на некоторых экзопланетах могут быть облака. Но сегодня мы имеем ряд данных, подтверждающих, что облачные и туманные миры за пределами Солнечной системы — далеко не редкость", — говорит ведущий автор одного из новейших исследований Хизер Натсон (Heather Knutson), планетолог из Калтеха.
Те планеты, атмосферу которых изучали Натсон и её коллеги, расположены очень близко к Земле. Суперземля GJ 1214b находится всего в 42 световых годах от нас и обращается вокруг родительского красного карлика каждые 38 часов. Из-за относительно небольшого периода обращения, астрономам удалось посредством транзитного метода тщательно изучить атмосферу объекта за довольно короткий срок.
В 2010 году, то есть ровно через год после открытия планеты GJ 1214b, астрономы после анализа спектра излучения родительской звезды заявили, что не нашли никаких признаков наличия у неё атмосферы. Одной из версий, объясняющей увиденное, была идея о том, что густые облака на экзопланете блокируют фоновый свет от звезды и не дают ему пройти сквозь них.
Другое возможное объяснение состоит в том, что атмосфера планеты может состоять в основном из тяжелых молекул, таких как частицы воды, а не лёгкого водорода. При таком раскладе гравитация планеты сжимала бы её атмосферу в тонкий плотный слой. Отметим, что масса GJ 1214b в 6,55 раз больше земной, а её диаметр всего в 2,5 больше среднего диаметра нашей планеты. Из-за низкой плотности ускорение свободного падения на экзопланете оценивается астрономами в 0,91 g.
После изучения двух вышеупомянутых версий, учёные обратились к данным телескопа Hubble, которые показали, что планета GJ 1214b действительно должна быть окутана облаками.
Команда исследователей во главе с Лаурой Крайдберг (Laura Kreidberg) из университета Чикаго изучала ближний инфракрасный свет, проникающий через атмосферу экзопланеты во время 15-ти её прохождений по диску родительской звезды. Полученные данные показали, что за необычные атмосферные эффекты GJ 1214b отвечает не богатая водой поверхность планеты, а плотные облака, её окутывающие.
"Это не исключает возможности, что в атмосфере экзопланеты может быть водяной пар. Но теперь мы точно знаем, что на ней есть и облака. Наше исследование дало первые точные описания атмосферы планеты, чья масса меньше массы Нептуна", — сообщает Крайдберг в пресс-релизе университета Чикаго.
В силу того что по многим параметрам GJ 1214b отличается от Земли, очевидно, что и облака в небе этого мира будут очень необычными. Учёные полагают, что "тучи" экзопланеты могут состоять из сульфида цинка, например, или хлорида калия, так как оба эти соединения при должных условиях будут конденсироваться в микроскопические капли и тем самым образовывать облака.
Натсон и её команда в основном были сосредоточены на изучении атмосферы другой экзопланеты — Глизе 436b, удалённой на 33 световых года от Земли. Этот объект по массе больше сравним с Нептуном, но и у его поверхности учёные обнаружили плотные облака, необычные по своему химическому составу.
Схема исследования была аналогичной: наблюдая за светом, проникающим через атмосферу планеты при прохождении её по диску звезды, астрономы не обнаружили следов этой атмосферы и предположили, что либо она состоит из воды и водяного пара, либо окутана плотными облаками. И опять же, к единому выводу учёных привели данные телескопа "Хаббл".
"Наш Нептун состоит преимущественно из водорода и гелия. Сначала мы думали, что Глизе 436b полностью идентична газовому гиганту Солнечной системы, но если на её поверхности нет водорода в таких количествах (а мы его не обнаружили), значит, нужно было определить, из чего состоит планета и её атмосфера", — рассказывает Натсон. В итоге расчёты и наблюдения вновь привели учёных к идее, что планета окутана густыми облаками.
Обе исследовательские группы сейчас работают над изучением состава инопланетного тумана и определяют прочие эффекты, которые могли быть вызваны этим атмосферным явлением.
Научные статьи вышли в журнале Nature: подробности об облаках Глизе 436b можно почитать в статье Натсон и её коллег, а об атмосфере суперземли GJ 1214b написала команда Крайдберг.
Также по теме: Астрономы разглядели атмосферу горячей суперземли Космические телескопы впервые помогли изучить облака далёкого мира Экзопланета удивила астрономов необычной водной атмосферой Спутник Сатурна закован в ледяную броню Новая технология позволит определить массу экзопланет Астрофизики построили телескоп, способный отличить свет экзопланет от света звёзд Учёные разглядели в космическом тумане следы света первых звёзд
