Первое обнаружение вторичной атмосферы вокруг экзопланеты  

Исследование, включающее измерения, проведенные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), предполагает, что экзопланета 55 Cancri e имеет вторичную атмосферу, выделяемую океаном магмы. Вместо испаренной породы атмосфера может быть богата CO2 и CO. Это первый случай обнаружения вторичной атмосферы вокруг каменистой экзопланеты, и он имеет важное значение для науки об экзопланетах, поскольку приобретение и поддержание богатой газом атмосферы каменистой планетой является ключевым моментом. к обитаемости.  

Экзопланеты (т.е. планеты за пределами Солнечной системы) являются фокусами поиска признаков внеземной жизни. Обнаружение и характеристика экзопланеты в звездных системах важны для изучения обитаемых планет земного типа с окружающей средой и условиями, благоприятными для поддержания жизни.  

Первые экзопланеты были обнаружены в 1990-х годах. С тех пор за последние несколько десятилетий было открыто более 5000 экзопланет. Почти все они были обнаружены в нашей родной галактике Млечный Путь. Ан экзопланету во внешней галактике была впервые обнаружена в 2021 году.     

Экзопланеты со скалистым рельефом и вторичной атмосферой представляют особый интерес для астрономов, поскольку такие экзопланеты вероятно, будут иметь условия, подобные земным. Вторичная атмосфера образуется в результате выделения газов из теплой мантии на поверхность планеты. Для планет земной группы первичная атмосфера, состоящая из легких газов, таких как водород и гелий, аккрецированных во время первоначального формирования планеты, теряется из-за более низкой температуры поверхности и скорости убегания планеты.  

Экзопланета 55 Cancri e 

Экзопланета 55 Cancri e — горячая скалистая экзопланета, расположенная на расстоянии 41 светового года от Земли в созвездии Рака. Преимущественно скалистая, с равновесной температурой около 2,000 К, она вращается вокруг похожей на Солнце звезды 55 Канкри и классифицируется как супер-Земля (поскольку ее диаметр вдвое больше земного, а плотность немного больше). Его состав, вероятно, будет похож на состав скалистых планет Солнечной системы.   

Предыдущие исследования этой экзопланеты предполагали наличие атмосферы, богатой летучими веществами. Результаты не одобряли присутствие H₂В первичной атмосфере преобладал гелий, но нельзя исключать возможность того, что газовая оболочка состоит из испаренной породы, поскольку планета достаточно горячая, чтобы обеспечить испарение расплавленных пород. Неизвестно, является ли атмосфера этой экзопланеты вторичной, образовавшейся в результате выделения газов из теплой мантии на поверхность планеты.  

Вторичная атмосфера развивается из первичных более легких газов (в основном H₂ и He) теряются по мере охлаждения планеты. Он образуется в результате выделения газа из недр на поверхность планеты из-за вулканов или тектонической деятельности. Например, атмосферы Венеры, Земли и Марса являются вторичной атмосферой. Наличие вторичной атмосферы на экзопланете указывает на дальнейшую эволюцию планеты на ранней стадии в сторону возможной обитаемости.  

Исследование JWST экзопланеты 55 Cancri e 

Измерения спектра теплового излучения экзопланеты 55 Cancri e с помощью приборов на борту космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) исключили возможность того, что атмосфера состоит из испаренной породы. Новые результаты показывают, что атмосфера выделяется из океана магмы и, вероятно, богата CO.₂ и КО.  

Это значительное достижение в науке об экзопланетах. Впервые обнаружено, что экзопланета имеет окружающую атмосферу, образованную из газовых материалов изнутри (вторичная атмосфера).  

Земля, Венера и Марс в нашей солнечной системе в прошлом были покрыты океаном магмы с взаимодействием атмосферы, поверхности и недра. Следовательно, новая разработка может помочь нам лучше понять ранние условия существования Земли, Венеры и Марса, а также то, как каменистая планета приобретает и поддерживает богатую газом атмосферу, что является ключевым требованием для того, чтобы планета была пригодной для жизни.  

Ссылки:  

1. Лаборатория реактивного движения. Экзопланеты – Уэбб НАСА намекает на возможную атмосферу, окружающую скалистую экзопланету. Опубликовано 8 мая 2024 г. Доступно по адресу: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-webb-hints-at-possible-atmosphere-surrounding-rocky-exoplanet  

2. Ху, Р., и др. 2024. Вторичная атмосфера на каменистой экзопланете 55 Cancri e. Природа 630, 609–612. Опубликовано: 08 мая 2024 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x  

3. Университет Орегона. Страницы – Первичная и вторичная атмосфера. Доступны на https://pages.uoregon.edu/jschombe/ast121/lectures/lec14.html