Проанализированы атмосферы сразу четырёх экзопланет

Для понимания ситуации на поверхности экзопланеты важно не только то, близка ли она к светилу, значение имеет и её атмосфера: скажем, при её плотности в пять раз выше земной и таком же составе Марс имел бы климат, лучше подходящий для нашей жизни, чем на самой Земле. И астрономы по мере возможностей телескопов и спектрографов пытаются узнать, каковы они — атмосферы экзопланет — если не по плотности, то хотя бы составом. На сей раз внимание учёных мужей привлекли планеты-гиганты.

Астрономы под руководством Бена Оппенгеймера (Ben Oppenheimer) из Американского музея естественной истории обратились к системе HR 8799 (она же HD 218396), в которой есть по меньшей мере четыре планеты. Это молодое образование (примерно 30 млн лет), относительно близкое к Земле (129 световых лет). Планеты находятся на огромном, по меркам средней экзопланетной системы, удалении от светила: 14, 24, 38 и 68 (последняя из открытых) а. е. Их минимальные массы колеблются от пяти до семи Юпитеров, что и позволило относительно легко обнаружить их даже в такой дали.

Система HD 218396 оказалась насыщенной огромными телами со странными атмосферами. (Здесь и ниже иллюстрации Ben Oppenheimer et al.)

Все они, повторим, слишком далеки от своего светила — даже с учетом того, что это яркая белая звезда спектрального класса A5V; эффективная земная орбита вокруг неё располагается значительно ближе ближайшего к светилу гиганта. Тем не менее система молодая, и сейчас нельзя предсказать, останутся ли планеты на этих орбитах или начнут миграцию ближе к звезде. Напротив, пока все попытки моделирования HD 218396 показывают её неустойчивость.

Определение атмосферных составов принесло сюрпризы. HD 218396 b показала атмосферу с высоким содержанием аммиака и (или) ацетилена, но при этом полное отсутствие метана или углекислого газа. Это очень странно: оставляя в стороне ацетилен, отметим, что у гигантов Солнечной системы аммиак не является столь массовым компонентом.

Газовая оболочка HD 218396 c определённо содержит аммиак и, возможно, примеси ацетилена, но также не имеет ни углекислого газа, ни значимых количеств метана. HD 218396 d купается в ацетилене, метане и углекислом газе, а вот аммиака не имеет. Ну а у HD 218396 e есть метан и ацетилен, но ни аммиака, ни углекислого газа.

Всё это слегка загадочно, ведь атмосферы этих гигантов резко различны. Чтобы заострить вопрос, напомним: в Солнечной системе всё не так. И на Юпитере, и на Сатурне, и на Уране с Нептуном доминирует один и тот же элемент — водород, а за ним следует гелий. Ещё есть примеси метана, но в резкие различия по составу это не выливается. Краеугольным камнем теорий об атмосферах гигантских экзопланет было их сходство между собой и атмосферами гигантов Солнечной системы — и оба тезиса, по всей видимости, не выдержали проверку на практике.

Почему атмосферы экзопланет системы HD 218396 так не похожи друг на друга и, кроме HD 218396 e, на газовые гиганты Солнечной? Авторы работы не знают ответа: «Является ли это следствием небольших [sic!] различий в формировании, разной металличности, зависящей от радиуса орбит, или объясняется эволюционными различиями? Всё это остаётся большим вопросом»...

...И лишний раз подчёркивает простую мысль: нельзя полагаться на расстояние до звезды как ключ к условиям на поверхности экзопланеты, считая при этом, что всё остальное мы можем себе представить, опираясь на опыт изучения планет нашей системы. До тех пор пока мы не поймем, почему экзопланеты столь отличны от тел Солнечной и разнятся между собой, нельзя сделать однозначный вывод об условиях на их поверхности.

С препринтом рассмотренной работы можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Ars Technica.