Субнептуны остаются одним из самых необычных классов экзопланет, обнаруженных за последние десятилетия. Эти миры крупнее Земли, но значительно меньше Нептуна, и при этом в Солнечной системе им нет прямых аналогов. Именно поэтому учёные до сих пор пытаются понять, как устроены такие планеты, из чего состоят их атмосферы и каким образом они формировались.
Новое исследование показало, что облака играют гораздо более важную роль, чем считалось ранее. Они не только скрывают поверхность и изменяют внешний вид планеты, но и способны заметно влиять на её внутреннее строение, распределение тепла и даже на выводы, которые астрономы делают о составе этих далёких миров.
Что такое субнептуны
Субнептунами называют планеты, размеры которых находятся между Землёй и Нептуном.
Обычно они обладают:
- радиусом примерно от полутора до четырёх земных;
- сравнительно небольшой плотностью;
- толстыми атмосферами;
- большим количеством лёгких газов.
Интересно, что именно такие планеты оказались одними из самых распространённых в нашей Галактике.
При этом в Солнечной системе подобных объектов нет, поэтому исследователям приходится изучать их исключительно по наблюдениям далёких звёзд.
Почему изучать их так сложно
Даже самые мощные современные телескопы не могут увидеть поверхность экзопланеты напрямую.
Учёные получают информацию косвенными методами.
Они анализируют:
- размеры планеты;
- её массу;
- спектр атмосферы;
- изменения яркости звезды во время прохождения планеты по её диску.
На основании этих данных строятся модели внутреннего строения.
Однако если в атмосфере присутствует большое количество облаков, интерпретация наблюдений становится значительно сложнее.
Облака скрывают нижние слои атмосферы
Когда свет звезды проходит через атмосферу экзопланеты, различные химические вещества поглощают определённые длины волн.
Именно так астрономы определяют состав атмосферы.
Но плотные облака работают как своеобразный экран.
Они перекрывают обзор нижних атмосферных слоёв и мешают увидеть, что находится глубже.
Из-за этого исследователи могут получить неполную картину устройства планеты.
Оказалось, влияние облаков намного глубже
Новое исследование показывает, что облака не просто затрудняют наблюдения.
Они способны активно влиять на физические процессы внутри атмосферы.
Облачные слои изменяют перенос энергии и распределение температуры.
Это, в свою очередь, отражается на состоянии более глубоких областей планеты.
Получается, что облака оказываются важной частью всей климатической системы субнептуна.
Атмосфера и внутреннее строение тесно связаны
На Земле атмосфера сравнительно тонкая по сравнению с размерами планеты.
У субнептунов ситуация совсем другая.
Их атмосферы могут занимать огромный объём.
Они оказывают существенное влияние на:
- температуру внутренних слоёв;
- давление;
- скорость охлаждения планеты;
- распределение энергии.
Из-за этого изменение свойств облаков может привести к изменению модели внутреннего строения.
Почему это важно для расчётов
При изучении экзопланет исследователи используют компьютерные модели.
Они помогают определить:
- сколько вещества находится внутри планеты;
- какую долю занимают газы;
- существует ли плотное каменное ядро;
- насколько велика масса атмосферы.
Если влияние облаков учитывается недостаточно точно, результаты подобных расчётов могут заметно отличаться от реальности.
Какие облака могут существовать
На субнептунах условия сильно отличаются от земных.
Поэтому привычных водяных облаков там может быть очень мало или вовсе не быть.
В зависимости от температуры атмосферы облака могут состоять из различных веществ.
Среди возможных компонентов рассматриваются:
- соединения кремния;
- сернистые вещества;
- соли;
- различные минеральные соединения.
Именно химический состав атмосферы определяет, какие частицы образуют облачные слои.
Температура тоже играет огромную роль
Многие субнептуны находятся очень близко к своим звёздам.
Поверхностные температуры там достигают сотен градусов.
В подобных условиях привычные представления о погоде перестают работать.
Тем не менее даже в настолько горячих атмосферах способны существовать устойчивые облачные структуры.
Они оказывают влияние на нагрев и охлаждение всей планеты.
Почему это важно для поиска потенциально пригодных миров
Хотя большинство известных субнептунов вряд ли подходят для жизни, понимание их устройства помогает лучше изучать эволюцию планет вообще.
Некоторые объекты могли постепенно потерять часть атмосферы и превратиться в более компактные каменистые миры.
Другие, наоборот, сохранили толстую газовую оболочку.
Чтобы разобраться в этих процессах, необходимо понимать роль облаков и атмосферы на всех этапах развития планеты.
Новые возможности космических телескопов
За последние годы качество наблюдений значительно выросло.
Современные обсерватории позволяют исследовать атмосферы экзопланет значительно подробнее, чем раньше.
Учёные могут анализировать:
- наличие водяного пара;
- углекислого газа;
- метана;
- угарного газа;
- других химических соединений.
Однако интерпретация этих данных невозможна без точных моделей облаков.
Именно поэтому подобные исследования становятся всё более востребованными.
Почему субнептуны интересуют астрономов
Эти планеты представляют собой своеобразный мост между каменистыми мирами и газовыми гигантами.
Изучая их, исследователи надеются понять:
- как формируются планетные системы;
- почему размеры планет распределяются именно таким образом;
- как меняются атмосферы с течением времени;
- какие процессы определяют дальнейшую эволюцию планет.
Ответы на эти вопросы помогут лучше понять не только далёкие звёздные системы, но и историю формирования Солнечной системы.
Каждая новая модель делает картину Вселенной точнее
Новое исследование показывает, что облака нельзя рассматривать лишь как декоративную особенность атмосферы экзопланет. Они оказываются полноценным участником сложных физических процессов, влияющих на перенос тепла, структуру атмосферы и даже на внутреннее устройство целого мира.
По мере накопления наблюдений астрономы смогут значительно точнее определять состав и строение субнептунов. Это позволит лучше понять происхождение наиболее распространённого типа планет в нашей Галактике и приблизит исследователей к созданию более полной картины разнообразия миров, существующих за пределами Солнечной системы.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
