Вулканы создали на "огненной планете" новую атмосферу

Астрономы обнаружили планету, которая потеряла атмосферу, но вновь обрела её благодаря вулканическим извержениям. Это первый известный мир, подвергшийся такой метаморфозе.

Экзопланета GJ 1132b, расположенная на расстоянии в 41 световой год от Солнечной системы, была открыта в 2015 году. По размеру и массе она похожа на Землю. Однако учёные уверены, что это небесное тело некогда было скалистым ядром гораздо более крупной ледяной или газовой планеты – субнептуна. Миллиарды лет назад тот испарился под лучами своей молодой родительской звезды GJ 1132. От былого гиганта остался лишённый атмосферы каменный "огрызок", который и известен нам сейчас как GJ 1132b.

Дело в том, что около 4,5 миллиарда лет назад, когда светило GJ 1132 только формировалось, его диаметр был гораздо больше нынешнего. Из-за огромной площади поверхности протозвезда испускала в космос куда больше энергии, чем сейчас (несмотря на то, что она была прохладнее сегодняшней звезды GJ 1132, которая из неё в итоге получилась).

Между тем планета GJ 1132b располагается очень близко к своему светилу. Один полный оборот вокруг него экзопланета делает всего за 1,5 земных суток. Былой субнептун не выдержал столь тесного соседства с жаром огромной протозвезды и потерял весь газ.

Нетрудно представить себе удивление учёных, с помощью "Хаббла" обнаруживших на GJ 1132b явные признаки атмосферы. И притом довольно плотной: по расчётам авторов, атмосферное давление у поверхности планеты примерно равно земному.

Прославленный телескоп различил на этом небесном теле спектральные следы водорода (H2), циановодорода (HCN), метана (CH4) и дымки из неких аэрозолей. Исследователи полагают, что аэрозоли состоят из углеводородов, которые образуются из метана под действием ультрафиолетовых лучей. Подобный процесс знаком специалистам по спутнику Сатурна Титану.

Откуда же взялась атмосфера у планеты, некогда напрочь лишённой газовой оболочки? Авторы исследования полагают, что дело в необычайной вулканической активности GJ 1132b.

Из-за своей близости к звезде планета подвергается воздействию мощных приливных сил. Колоссальные приливы и отливы вещества вызывают огромное трение в её недрах и разогревают небесное тело изнутри. Эксперты считают, что мантия GJ 1132b пребывает в жидком состоянии, а твёрдая кора на поверхности планеты очень тонкая: всего несколько сотен метров. Для сравнения: толщина океанической земной коры измеряется километрами, а материковой – десятками километров.

В такой тонкой коре наверняка постоянно происходят разломы. На поверхность изливаются озёра магмы, из которых выделяются вулканические газы. Эти "испарения" и пополняют собой новую атмосферу планеты.

Любопытно, что эту гипотезу можно будет проверить после запуска инфракрасного телескопа "Джеймс Уэбб", который должен состояться уже в этом году. Инструмент сможет разглядеть "пятна тепла" на месте вулканических разломов на поверхности GJ 1132b.

Но почему новая газовая оболочка не улетучивается вслед за предыдущей? Дело в том, что красный карлик GJ 1132 уже миновал стадию протозвезды и сжался до скромных размеров (сейчас он меньше Солнца). Так что планета уже не так раскаляется под его лучами, и повторная потеря атмосферы ей не грозит.

Это открытие позволяет по-новому взглянуть на судьбы экзопланет размером с Землю. Во Вселенной могут в изобилии встречаться скалистые миры, некогда бывшие ядрами больших планет (хотя в Солнечной системе таких объектов нет). Теперь мы знаем, что они не обязательно обречены оставаться скучными безатмосферными телами.

Научная статья с результатами исследования принята к публикации в издание Astronomical Journal. Пока же можно ознакомиться с её препринтом.