Исследование экзопланет постепенно переходит на новый уровень. Если ещё недавно астрономы в основном занимались поиском новых миров, то сегодня они всё чаще изучают состав их атмосфер, геологическую активность и процессы, происходящие на поверхности. Одно из последних исследований посвящено близкой к Земле каменистой планете, атмосфера которой оказалась значительно более динамичной, чем предполагалось ранее.
Учёные обнаружили признаки того, что её гелиевая атмосфера постоянно пополняется. Это означает, что планета не просто сохраняет остатки газа, доставшиеся ей после формирования, а продолжает получать новые порции вещества благодаря внутренним геологическим процессам. Такое открытие позволяет по-новому взглянуть на эволюцию небольших каменистых миров.
Почему атмосферы каменистых планет так сложно сохраняются
Небольшие планеты значительно уступают газовым гигантам по массе.
Из-за более слабой гравитации им гораздо труднее удерживать лёгкие газы.
Со временем атмосфера может постепенно исчезать под воздействием различных факторов:
- излучения звезды;
- звёздного ветра;
- высокой температуры;
- космических частиц;
- слабого магнитного поля или его отсутствия.
Именно поэтому сохранение атмосферы у небольших планет представляет для астрономов особый интерес.
Чем необычен гелий
Гелий является вторым по распространённости химическим элементом во Вселенной после водорода.
Он очень лёгкий и химически инертный.
На Земле свободный гелий практически не задерживается в атмосфере. Поднимаясь в верхние слои, он постепенно покидает планету и уходит в космическое пространство.
Поэтому обнаружение устойчивого присутствия гелия вокруг небольшой каменистой планеты сразу заставило исследователей искать источник его постоянного пополнения.
Откуда может появляться новый гелий
Полученные данные указывают на то, что атмосфера не является остатком древнего газового облака.
Скорее всего, она непрерывно обновляется.
Наиболее вероятным источником считаются процессы, происходящие внутри самой планеты.
К ним относятся:
- выделение газов из недр;
- вулканическая активность;
- дегазация расплавленных пород;
- постепенное высвобождение элементов из внутренних слоёв.
Подобные процессы хорошо известны и на Земле.
Что такое дегазация планеты
Во время формирования планет часть различных газов оказывается заключённой внутри горных пород и расплавленного вещества.
По мере охлаждения и изменения внутренней структуры эти газы начинают постепенно выходить наружу.
Этот процесс называют дегазацией.
На Земле именно благодаря ему в течение миллиардов лет формировалась атмосфера.
Новое исследование показывает, что похожие процессы могут происходить и на некоторых экзопланетах.
Почему это открытие особенно важно
Ранее считалось, что небольшие каменистые миры довольно быстро теряют лёгкие газы.
Если атмосфера действительно постоянно пополняется, значит, внутренняя геологическая активность планеты может сохраняться значительно дольше, чем предполагалось.
Это открывает новые возможности для изучения эволюции экзопланет.
Внутреннее тепло играет огромную роль
Даже спустя миллиарды лет после формирования многие планеты сохраняют тепло в своих недрах.
Его источниками могут быть:
- остаточная энергия формирования;
- распад радиоактивных элементов;
- процессы внутри мантии;
- движение вещества в глубинных слоях.
Пока внутреннее тепло сохраняется, планета способна оставаться геологически активной.
Геология и атмосфера тесно связаны
Современные исследования всё чаще показывают, что атмосфера и внутреннее строение планеты неразрывно связаны между собой.
Если геологическая активность прекращается, атмосфера постепенно перестаёт получать новые вещества.
Со временем она может полностью исчезнуть.
И наоборот, активные недра способны поддерживать существование атмосферы на протяжении очень длительного времени.
Почему гелий оказался хорошим индикатором
Сам по себе гелий практически не вступает в химические реакции.
Это делает его удобным объектом для исследований.
Если его удаётся обнаружить у небольшой планеты, значит, существует какой-то источник, компенсирующий постоянные потери газа в космос.
Именно поэтому присутствие гелия может служить своеобразным признаком продолжающихся процессов внутри планеты.
Как удалось обнаружить атмосферу
Современные космические телескопы способны анализировать свет звезды в тот момент, когда планета проходит перед её диском.
Часть света проходит через атмосферу экзопланеты.
Различные газы поглощают определённые длины волн.
По характеру этих изменений исследователи определяют состав атмосферы.
Именно этот метод позволил обнаружить присутствие гелия.
Почему подобные исследования становятся всё более важными
Сегодня известны тысячи экзопланет.
Однако простой факт их существования уже не является главной целью исследований.
Учёных всё больше интересуют особенности отдельных миров:
- есть ли атмосфера;
- продолжается ли геологическая активность;
- каким образом происходит эволюция планеты;
- насколько долго сохраняются внутренние процессы;
- какие условия существуют на поверхности.
Каждая новая подобная работа помогает постепенно ответить на эти вопросы.
Что это означает для поиска потенциально обитаемых миров
Исследуемая планета сама по себе не рассматривается как пригодная для жизни.
Однако обнаружение действующих геологических процессов имеет большое значение.
На Земле именно активные недра обеспечивают круговорот веществ, образование новых пород и постоянное обновление атмосферы.
Если аналогичные процессы распространены и на других каменистых планетах, вероятность существования сложных атмосфер в других звёздных системах может оказаться выше, чем считалось ранее.
Новое понимание эволюции небольших планет
Результаты исследования показывают, что даже сравнительно небольшие каменистые миры способны оставаться геологически активными на протяжении длительного времени. Это означает, что атмосферы подобных планет могут быть гораздо более изменчивыми и устойчивыми, чем предполагалось в ранних моделях.
Подобные открытия постепенно меняют представления учёных о развитии экзопланет. Вместо статичных миров исследователи всё чаще обнаруживают сложные динамические системы, где внутренние процессы продолжают влиять на атмосферу спустя миллиарды лет после рождения планеты.
Следующий этап исследований
Астрономы планируют продолжить наблюдения за этой планетой с помощью современных космических обсерваторий. Более точные данные помогут определить скорость пополнения атмосферы, уточнить её химический состав и лучше понять, какие именно процессы происходят в недрах планеты.
Каждое подобное исследование приближает науку к пониманию того, насколько разнообразны каменистые миры во Вселенной и какие механизмы позволяют им сохранять атмосферу на протяжении огромных промежутков времени.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
