Лавовые планеты: новый взгляд на эволюцию экстремальных миров
Новое исследование, возглавляемое профессором Йоркского университета и опубликованное сегодня в журнале Nature Astronomy, предлагает теоретическую модель, описывающую эволюцию системы «недра–атмосфера» у раскалённых скалистых экзопланет, известных как «лавовые планеты».
«Эти планеты находятся в настолько экстремальных орбитальных условиях, что наши знания о каменистых телах Солнечной системы к ним неприменимы. Это создаёт неопределённость при их изучении», — говорит ведущий автор работы Шарль-Эдуар Буккаре, доцент кафедры физики и астрономии Йоркского университета.
«Наши симуляции дают основу для интерпретации их эволюции и позволяют прогнозировать динамику недр и химические изменения. Эти процессы, хотя и усиленные до предела на лавовых планетах, схожи с теми, что формируют планеты в нашей системе».
Как экзотические миры раскрывают тайны планетарной эволюции
Лавовые планеты — это миры размером с Землю или крупнее, обращающиеся исключительно близко к своим звёздам (орбитальный период менее земных суток). Как и Луна, они приливно заблокированы: одна сторона всегда обращена к звезде. Температура на дневной стороне здесь настолько высока, что силикатные породы плавятся и даже испаряются, создавая условия, не встречающиеся в Солнечной системе. Эти экзотические объекты, легко обнаруживаемые из-за коротких орбит, дают уникальный шанс изучить фундаментальные этапы планетарной эволюции.
Недра планеты сквозь призму атмосферы
Исследование объединяет методы геофизики, изучения экзопланетных атмосфер и минералогии, чтобы проследить, как состав лавовых планет меняется под действием процессов, подобных дистилляции. При плавлении или испарении пород элементы (магний, железо, кремний, кислород, натрий, калий) распределяются между паром, жидкостью и твёрдой фазой. Уникальные орбиты таких планет поддерживают равновесие между фазами миллиарды лет, вызывая долгосрочные химические изменения.
Работа «Роль внутренней динамики и дифференциации в формировании поверхности и атмосферы лавовых планет» подготовлена при участии учёных из Университета Сент-Эндрюс, Макгилла, Ватерлоо и Университета Париж Сите.
С помощью детальных численных моделей команда выделила два сценария эволюции:
- **Полностью расплавленные недра** (молодые планеты): Атмосфера отражает состав планеты, а теплоперенос в магме поддерживает высокую температуру на ночной стороне.
- **Почти твёрдые недра** (старые планеты): Магматический океан сохраняется только на дневной стороне, атмосфера обеднена натрием, калием и железом.
Тестирование гипотез с помощью JWST
Изначально исследование носило explorative-характер, но предсказанные модели помогли получить 100 часов наблюдений на космическом телескопе James Webb (JWST). Эти данные, как поясняет соавтор Лиза Данг, позволят проверить теоретические выводы.
«Если мы сможем различить старые и молодые лавовые планеты, это станет прорывом — мы перейдём от единичных “снимков” к пониманию их эволюции», — отмечает Буккаре.
Перспективы исследований
Новые модели не только объясняют химическое разнообразие экзопланет, но и связывают его с их геологической историей. Например, отсутствие натрия в атмосфере может указывать на «зрелость» планеты, где магматические окены почти исчезли. В будущем комбинация данных JWST с моделями внутренней динамики позволит реконструировать прошлое далёких миров, открывая новые страницы в изучении планетарных систем.
Помимо изучения лавовых планет, исследователи планируют применить разработанные модели к другим типам экзопланет, включая «супер-Земли» с плотными атмосферами. Это может пролить свет на вопрос, почему некоторые из них сохраняют газовые оболочки, а другие теряют их под воздействием звёздного ветра. По словам Буккаре, следующим шагом станет создание базы данных спектральных сигнатур для разных стадий эволюции лавовых планет, что упростит их идентификацию в ходе миссий JWST и будущих телескопов.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
