Экстремально горячая суперземля сохранила атмосферу вопреки всем моделям — что это значит

Каменистые планеты, вращающиеся очень близко к своей звезде, обычно быстро теряют атмосферу. Звёздный ветер и мощное излучение должны испарять газовую оболочку. Однако исследователи обнаружили исключение: на некоторых ультрагорячих «лавовых» мирах плотная атмосфера всё же сохраняется. Самый холодный известный представитель этого класса может помочь понять не только экзопланеты, но и раннюю историю Земли.

Синхронное вращение и температурный парадокс

Такие планеты из-за приливных сил почти всегда синхронизированы: одна сторона постоянно обращена к звезде, другая — в вечной тени. На дневном полушарии температура часто превышает 800 °C, и породы плавятся, образуя лавовые океаны. Ночная сторона остаётся ледяной.

Наблюдения показали, что дневная сторона некоторых лавовых планет значительно холоднее, чем ожидалось. Разница температур свидетельствует о наличии механизма, который отводит тепло — высотных облаков или плотной атмосферы, переносящей жар на ночную сторону. Наиболее вероятно, работают оба процесса.

Само наличие атмосферы в таких условиях является загадкой. Горячая поверхность должна была бы придавать молекулам достаточно энергии, чтобы они преодолевали гравитацию и улетали в космос. Однако систематическое изучение ультрагорячих миров показало обратное: плотную атмосферу обнаружили именно на самых экстремальных объектах.

HD 3167 b и значение для понимания Земли

Экзопланета HD 3167 b стала самой холодной из известных лавовых планет с атмосферой. Её радиус примерно на 60 % больше земного, а год длится всего 23 земных часа. По расчётам дневная сторона должна была бы нагреваться свыше 2200 °C, но измерения показывают около 1500 °C. Разницу лучше всего объясняет плотная атмосфера, работающая как теплообменник.

Спектроскопические данные указывают, что атмосфера может содержать не только испарённые силикаты, но и более тяжёлые газы — углекислый газ, угарный газ и даже водяной пар. Это значительно усложняет прежние представления о составе таких оболочек.

Исследование выходит за рамки изучения далёких миров. На раннем этапе Земля тоже была покрыта магматическим океаном после гигантских столкновений. Информация о взаимодействии лавовой поверхности и атмосферы на экзопланетах поможет точнее моделировать формирование земной мантии, атмосферы и первые условия, благоприятные для жизни.