Астрономы получили один из самых необычных результатов за всё время изучения экзопланет. Космический телескоп Джеймса Уэбба впервые смог подробно исследовать поверхность далёкой каменистой суперземли и обнаружил мир, который практически полностью лишён атмосферы. Вместо облаков, океанов или плотной газовой оболочки учёные увидели раскалённую тёмную поверхность, напоминающую увеличенную версию Меркурия.
Исследование касается планеты LHS 3844 b — одного из наиболее экстремальных каменистых миров, известных современной науке. Полученные данные позволяют не только лучше понять её собственную историю, но и помогают астрономам разобраться, насколько разнообразными могут быть планеты за пределами Солнечной системы.
Планета находится совсем рядом по космическим меркам
LHS 3844 b расположена примерно в 48 световых годах от Земли. По галактическим масштабам это сравнительно небольшое расстояние.
Планету обнаружили ещё в 2018 году благодаря космической обсерватории TESS, которая занимается поиском экзопланет методом транзитов. Этот способ основан на наблюдении за небольшими изменениями яркости звезды, когда планета проходит между ней и наблюдателем.
Сразу после открытия объект привлёк внимание исследователей. Его размеры примерно на 30 процентов превышают размеры Земли, поэтому он относится к классу суперземель — каменистых планет, которые крупнее нашей, но значительно меньше газовых гигантов вроде Нептуна.
Год на этой планете длится меньше половины суток
Одной из самых необычных особенностей LHS 3844 b является её орбита.
Планета обращается вокруг своей звезды всего за 11 часов. Для сравнения, Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца примерно за 88 земных суток.
Такое близкое расположение к звезде приводит к крайне высоким температурам. Дневная сторона планеты нагревается примерно до 1000 кельвинов, что соответствует более чем 700 градусам Цельсия. В подобных условиях многие минералы начинают плавиться, а поверхность превращается в чрезвычайно суровую среду.
Кроме того, планета находится в состоянии приливного захвата. Это означает, что одна её сторона постоянно обращена к звезде, а другая всегда остаётся в темноте.
Похожая ситуация наблюдается у Луны, которая всегда показывает Земле одну и ту же сторону.
Телескоп Уэбба впервые изучил поверхность далёкой каменистой планеты
Большинство исследований экзопланет посвящены атмосферам.
Астрономы обычно анализируют состав газовых оболочек, пытаясь определить наличие водяного пара, углекислого газа, метана и других веществ. Однако в случае LHS 3844 b атмосферы практически нет.
Именно поэтому учёные решили использовать другой подход. Вместо анализа атмосферы исследователи изучили тепловое излучение самой поверхности планеты. Для этого был задействован прибор MIRI, установленный на борту телескопа Джеймса Уэбба.
Это стало одним из первых случаев, когда астрономам удалось получить столь подробную информацию непосредственно о поверхности каменистой экзопланеты.
Планета оказалась удивительно тёмной
Результаты наблюдений показали, что поверхность LHS 3844 b отражает очень мало света.
Фактически перед исследователями предстал тёмный раскалённый мир без признаков атмосферы. Учёные сравнивают его внешний вид с Меркурием, хотя размеры объекта значительно больше.
Особенно важно то, что наблюдения позволили определить вероятный состав поверхности.
Для этого исследователи сравнили инфракрасный спектр планеты с известными образцами горных пород Земли, Луны и Марса. Такой метод позволяет понять, какие материалы лучше всего соответствуют зарегистрированным данным.
Поверхность не похожа на земную
Анализ показал, что поверхность LHS 3844 b существенно отличается от земной коры.
На Земле значительную роль играют богатые кремнием породы вроде гранитов. Их формирование связано с длительной геологической эволюцией, тектоникой плит и присутствием воды.
Однако данные телескопа Уэбба исключают подобный вариант для LHS 3844 b.
Вместо этого поверхность планеты больше напоминает базальтовые породы или материал верхней мантии. Такие породы богаты железом и магнием и характерны для вулканических процессов.
По сути, исследователи увидели мир, который геологически развивается совершенно иначе, чем Земля.
Где вода и тектоника плит
Отсутствие землеподобной коры может говорить о важных особенностях истории планеты.
Современные модели показывают, что формирование сложной континентальной коры часто связано с присутствием воды и активной тектоники плит. Вода действует как своеобразная смазка для процессов внутри планеты и помогает перераспределять вещества между поверхностью и недрами.
Если поверхность LHS 3844 b действительно состоит преимущественно из базальтовых пород, это может означать, что планета практически лишена воды или никогда не обладала землеподобной тектонической системой.
Для исследователей это важная информация, поскольку она помогает понять, насколько уникальной может быть геологическая история разных каменистых миров.
Почему атмосфера исчезла
Одним из главных выводов исследования стало подтверждение того, что планета практически лишена атмосферы.
Учёные не обнаружили признаков углекислого газа, диоксида серы и других веществ, которые обычно связаны с вулканической активностью.
Это особенно интересно, поскольку вулканы являются одним из основных источников атмосферы на каменистых планетах.
Если вулканическая активность отсутствует или прекратилась очень давно, атмосфера постепенно может быть утрачена под воздействием звёздного излучения и космического пространства.
В случае LHS 3844 b близость к звезде делает этот процесс особенно эффективным.
Космическая эрозия меняет поверхность планеты
Без атмосферы поверхность оказывается полностью открыта воздействию окружающего космоса.
На неё непрерывно воздействуют потоки заряженных частиц, ультрафиолетовое излучение и микрометеориты. Такой процесс называется космическим выветриванием.
Подобные явления хорошо известны на Луне и Меркурии.
Со временем удары микрометеоритов дробят породы на мелкие частицы. Одновременно поверхность постепенно темнеет из-за накопления соединений железа и других изменений структуры вещества.
Исследователи считают, что именно космическое выветривание может объяснять необычно тёмный внешний вид LHS 3844 b.
Учёные рассматривают два сценария
Сейчас астрономы обсуждают два основных варианта устройства поверхности планеты.
Согласно первому сценарию, поверхность сравнительно молодая и сформирована относительно недавними вулканическими излияниями. В этом случае на планете могут присутствовать большие участки застывшей лавы.
Второй вариант предполагает противоположную ситуацию.
Согласно этой версии, поверхность очень древняя и давно не обновлялась. За миллионы или даже миллиарды лет она подверглась интенсивному космическому выветриванию и покрылась тёмным слоем измельчённого материала, похожего на лунный реголит.
Оба сценария пока остаются возможными.
Почему это открытие важно для науки
Исследование LHS 3844 b выходит далеко за рамки изучения одной конкретной планеты.
До недавнего времени учёные могли получать относительно подробные данные в основном об атмосферах экзопланет. Теперь телескоп Джеймса Уэбба позволяет исследовать и геологические свойства удалённых миров.
Это открывает совершенно новое направление в изучении экзопланет.
Астрономы начинают переходить от простого обнаружения планет к анализу их поверхности, внутреннего строения и геологической истории.
Фактически речь идёт о зарождении полноценной сравнительной планетологии за пределами Солнечной системы.
Не все суперземли похожи на Землю
Сам термин «суперземля» иногда создаёт ошибочное впечатление, будто речь идёт о планетах, похожих на наш мир.
На самом деле это лишь обозначение размера и массы. Под этим названием могут скрываться очень разные объекты. Некоторые обладают плотными атмосферами, другие покрыты океанами магмы, а третьи представляют собой сухие каменистые миры без воздуха.
LHS 3844 b стала ярким примером того, насколько разнообразными могут быть такие планеты.
Несмотря на относительно близкие к Земле размеры, её условия больше напоминают раскалённый Меркурий, чем пригодный для жизни мир.
Телескоп Уэбба начинает изучать геологию других миров
Исследователи уже планируют новые наблюдения этой планеты.
Дополнительные данные помогут определить, состоит ли поверхность преимущественно из монолитных пород или покрыта толстым слоем рыхлого материала. Кроме того, астрономы рассчитывают уточнить историю геологической активности объекта.
Главное значение работы заключается в другом.
Телескоп Джеймса Уэбба фактически продемонстрировал возможность изучать поверхность планет, находящихся за десятки световых лет от Земли. Ещё несколько лет назад подобные исследования казались практически недостижимыми.
Теперь астрономы получают инструмент, который позволяет постепенно превращать далёкие световые точки в реальные миры с собственной геологией, историей и особенностями строения. Исследование LHS 3844 b стало одним из первых шагов в этом направлении и показало, насколько разнообразной может оказаться Вселенная даже среди планет, внешне похожих на Землю.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
