Телескоп James Webb изучил погоду на далекой экзопланете: песчаное небо и необычные закаты

Космический телескоп James Webb продолжает открывать все более необычные особенности далеких миров. На этот раз астрономы смогли изучить атмосферу одной из экзопланет и составить своеобразный прогноз погоды для чужого мира. Результаты показали крайне необычную картину: в атмосфере планеты присутствуют частицы силикатной пыли, способные формировать «песчаное» небо и влиять на цвет местных закатов.

Исследование стало еще одним примером того, насколько разнообразными могут быть планеты за пределами Солнечной системы.

Почему изучение погоды на экзопланетах стало возможным только сейчас

Еще несколько десятилетий назад ученые не могли даже подтвердить существование планет у других звезд.

Сегодня астрономы способны:

• измерять состав атмосфер;
• определять температуру;
• изучать облака;
• анализировать движение газов;
• исследовать погодные процессы.

Главную роль в этом сыграли новые космические телескопы.

Почему James Webb особенно важен для изучения атмосфер

Телескоп James Webb работает преимущественно в инфракрасном диапазоне.

Это позволяет ему:

• видеть сквозь пыль;
• анализировать химический состав;
• фиксировать слабые сигналы от атмосфер;
• изучать тепловое излучение планет.

По чувствительности он значительно превосходит предыдущие инструменты.

Что такое экзопланета

Экзопланетами называют планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы.

На сегодняшний день астрономы обнаружили уже тысячи подобных миров.

Среди них встречаются:

• газовые гиганты;
• суперземли;
• ледяные миры;
• раскаленные планеты;
• объекты с экстремальной атмосферой.

Почему атмосферы экзопланет настолько разные

Условия на далеких мирах могут радикально отличаться от земных.

На свойства атмосферы влияют:

• температура;
• масса планеты;
• расстояние до звезды;
• химический состав;
• уровень радиации;
• сила гравитации.

Из-за этого во Вселенной могут существовать очень необычные климатические системы.

Что обнаружили ученые в атмосфере планеты

Наблюдения показали наличие силикатных частиц в атмосфере.

Силикаты — это минералы, содержащие кремний и кислород.

На Земле они входят в состав:

• песка;
• горных пород;
• кварца;
• различных минералов.

На экзопланете подобные частицы могут находиться прямо в атмосфере в виде горячей пыли.

Почему небо там может быть «песчаным»

Если атмосфера содержит большое количество силикатных частиц, они начинают рассеивать свет.

Это влияет на:

• цвет неба;
• прозрачность атмосферы;
• освещение;
• внешний вид закатов.

Фактически атмосфера может напоминать гигантскую пылевую среду.

Почему закаты на таких планетах выглядят иначе

Цвет заката зависит от того, как атмосфера рассеивает свет звезды.

На Земле закаты становятся красными из-за рассеивания коротковолнового света.

На экзопланете с силикатной пылью картина может быть совершенно другой.

Цвета будут зависеть от:

• размера частиц;
• температуры;
• состава атмосферы;
• характеристик звезды.

Почему такие планеты не похожи на Землю

Многие экзопланеты находятся в экстремальных условиях.

Некоторые из них:

• раскалены до тысяч градусов;
• имеют гигантские ветры;
• обладают необычной химией;
• постоянно повернуты к звезде одной стороной.

Условия там могут быть гораздо более суровыми, чем где-либо в Солнечной системе.

Что такое приливная блокировка

Некоторые планеты всегда обращены к звезде одной стороной.

Это означает, что:

• на одной стороне постоянно день;
• на другой — вечная ночь.

Подобные условия создают крайне сложную атмосферную циркуляцию.

Почему атмосфера горячих экзопланет так интересна

При экстремальных температурах вещества ведут себя необычно.

В атмосферах могут существовать:

• металлические пары;
• силикатные облака;
• испаренные минералы;
• раскаленные газы.

Это позволяет изучать физику в условиях, невозможных на Земле.

Как ученые изучают атмосферу далекой планеты

Когда планета проходит перед звездой, часть звездного света проходит через атмосферу.

Разные вещества поглощают разные длины волн.

Анализируя изменения спектра, ученые могут определить:

• состав атмосферы;
• наличие облаков;
• температуру;
• химические соединения.

Почему инфракрасный диапазон особенно полезен

Многие молекулы хорошо проявляют себя именно в инфракрасном спектре.

Это помогает обнаруживать:

• водяной пар;
• метан;
• углекислый газ;
• аммиак;
• силикатные соединения.

Почему силикатные облака выглядят необычно

На Земле облака состоят главным образом из воды.

На горячих экзопланетах температура может быть настолько высокой, что вместо воды конденсируются минералы.

Там могут существовать облака из:

• силикатов;
• металлов;
• оксидов;
• минеральной пыли.

Почему исследование экзопланет важно для науки

Каждая новая атмосфера помогает понять:

• как формируются планеты;
• как работают климатические системы;
• насколько разнообразны миры во Вселенной;
• как эволюционируют атмосферы.

Почему ученые сравнивают экзопланеты с объектами Солнечной системы

Хотя многие экзопланеты уникальны, сравнение помогает лучше интерпретировать данные.

Например:

• Венера показывает влияние мощного парникового эффекта;
• Юпитер помогает изучать газовые гиганты;
• Титан демонстрирует сложную атмосферную химию.

Почему погодные процессы на экзопланетах могут быть экстремальными

Некоторые модели показывают наличие:

• сверхзвуковых ветров;
• глобальных штормов;
• температурных контрастов;
• испарения минералов;
• раскаленных облаков.

На отдельных мирах скорость ветра может достигать нескольких километров в секунду.

Что такое атмосферная циркуляция

Это движение газов внутри атмосферы.

Оно определяет:

• перенос тепла;
• образование облаков;
• погодные системы;
• распределение температуры.

На экзопланетах циркуляция может сильно отличаться от земной.

Почему James Webb считается революционным инструментом

Телескоп способен получать данные, которые раньше были недоступны.

Он уже помог:

• исследовать атмосферы экзопланет;
• обнаружить сложные молекулы;
• уточнить температуру далеких миров;
• изучить раннюю Вселенную.

Почему поиск экзопланет стал одной из главных областей астрономии

Еще недавно ученые не знали, насколько распространены планеты во Вселенной.

Теперь ясно, что они встречаются повсеместно.

Это изменило представления о:

• формировании звездных систем;
• распространенности планет;
• потенциальной обитаемости.

Почему не все планеты подходят для жизни

Даже при наличии атмосферы многие миры слишком экстремальны.

Проблемами могут быть:

• высокая температура;
• радиация;
• отсутствие воды;
• нестабильный климат;
• токсичная химия.

Почему исследование «непригодных» миров все равно важно

Даже экстремальные планеты помогают понять общую картину эволюции планетных систем.

Кроме того, сравнение разных миров позволяет лучше понять и Землю.

Какие вопросы остаются открытыми

Ученые продолжают изучать:

• как формируются силикатные облака;
• насколько устойчивы такие атмосферы;
• как меняется климат подобных планет;
• какие еще необычные погодные процессы существуют во Вселенной.

Почему это открытие важно

Новые наблюдения показывают, что атмосферы экзопланет могут быть значительно более сложными и экзотическими, чем предполагалось раньше.

Миры с песчаными небесами, минеральными облаками и необычными закатами еще недавно казались научной фантастикой, однако современные телескопы уже позволяют исследовать их почти как реальные климатические системы.

Подобные открытия постепенно превращают изучение экзопланет из простого поиска далеких объектов в полноценную науку о чужих мирах и их погоде.

Источники:
Статья создана по материалам Space.com