JWST нашёл атмосферы там, где их быть не должно — теория «космической береговой линии» рушится

В науке теория — это не догма. Она адаптируется по мере поступления новых надёжных данных. Некоторые теории кажутся незыблемыми, но и они когда-то были предметом споров. Сейчас, в эпоху открытий экзопланет, планетологи активно разрабатывают теории формирования планет, их атмосфер и обитаемости. Успешная теория должна объяснять всё, что мы находим, а не только некоторые типы планет в некоторых условиях.

Одна из таких теорий — «космическая береговая линия». Это эмпирическая граница между планетами и лунами, которые удерживают атмосферу, и теми, которые её не имеют. Она сравнивает два фактора: инсоляцию — количество энергии, получаемой от звезды, и скорость убегания, которая помогает планете удерживать свою атмосферу. На одной стороне находятся Земля, Венера и Титан с их плотными атмосферами. На другой — Меркурий и наша Луна, у которых атмосферы практически нет.

Но недавние наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба поставили эту теорию под сомнение. Исследователи обнаружили лавовые миры, такие как супер-Земля 55 Cancri e, которые, вопреки ожиданиям, имеют плотные атмосферы, хотя находятся настолько близко к своим звёздам, что должны были их полностью потерять. Их орбиты составляют менее двух процентов от астрономической единицы, а годы длятся меньше восемнадцати часов. При такой инсоляции атмосфера должна была испариться, но она есть. Учёные полагают, что эта атмосфера, богатая углекислым газом или окисью углерода, постоянно пополняется за счёт выделения газов из магматического океана.

В ответ на это исследователи из Стэнфордского университета предложили новую модель, которая расширяет понимание космической береговой линии. Вместо одной границы они выделяют три режима: «песчаную косу», «безвоздушную долину» и саму «космическую береговую линию».

Песчаная коса — это режим, в котором находятся раскалённые лавовые миры. Здесь постоянное выделение газов из магматического океана восполняет потери атмосферы. Безвоздушная долина — это мир, подобный Меркурию, где атмосфера уже потеряна, а вулканическая активность застыла. И наконец, береговая линия — это планеты вроде Земли и Венеры, где есть баланс между потерей и пополнением атмосферы.

Авторы работы подчёркивают, что их модель не только объясняет аномалии, но и даёт ключ к поиску обитаемых миров. Атмосфера — первое условие для существования жидкой воды на поверхности, а значит, и жизни. Понимание того, как планеты теряют или удерживают свои атмосферы, помогает астрономам сузить круг поиска.

«Космическая береговая линия не потеряна, — говорит ведущий автор Баррон Нгуен. — Было некоторое разочарование из-за этих лавовых миров, но теперь мы знаем, что существует более широкий набор параметров, позволяющих планете генерировать и поддерживать атмосферу».

Научный метод — это наш главный интеллектуальный инструмент. Он несовершенен, но это лучшее, что у нас есть. И мы наблюдаем в реальном времени, как научные данные строят теорию, как новые данные бросают ей вызов, а затем переписывают её. Именно так мы приближаемся к пониманию Вселенной — шаг за шагом, теория за теорией, открытие за открытием.