Астрономы разбираются, почему часть мини-нептунов может выглядеть суше, чем она есть на самом деле. В новом исследовании для планеты TOI-270 d показано, что вода способна прятаться глубоко под водородной атмосферой и быть почти невидимой даже для James Webb Space Telescope.
Мини-нептуны, или субнептуны, немного меньше Нептуна и являются самым распространенным классом известных экзопланет. Их найдено почти 3300 из более чем 6300 подтвержденных планет за пределами Солнечной системы. Проблема в том, что в нашей системе нет такого прямого аналога, а плотные и мутные атмосферы мешают понять, из чего эти миры состоят.
Команда из США и Канады во главе с исследователями University of Chicago построила компьютерные модели для TOI-270 d. Это субнептун, открытый в 2019 году примерно в 73 световых годах от Земли. Радиус планеты около двух земных, масса около 4,2 земной, а один оборот вокруг красного карлика занимает примерно 11,4 суток.
Ранее Webb обнаружил в атмосфере TOI-270 d углекислый газ, метан и водород. Такая комбинация косвенно указывает на присутствие воды, но не отвечает на главный вопрос: где именно эта вода находится и в каком состоянии. Она может быть в газе, жидкости, льде или в глубоких слоях, которые не дают заметного спектрального сигнала.
Модели показали, что решающими становятся температура и соотношение воды с водородом. Для TOI-270 d источник приводит температуру около 537 градусов Цельсия. Если воды больше, чем водорода, она может отделяться и опускаться ниже, а верхний водородный слой закрывает ее от наблюдений. В таком сценарии Webb видит только часть картины и может недооценивать общий запас воды.
Ведущий автор работы Каролин Пьоле-Горайеб отмечает, что такие планеты вполне могут скрывать намного больше воды, чем видно по их атмосферам. Это меняет трактовку данных Webb: признаки в верхнем слое нельзя автоматически считать полным описанием всей планеты.
Работа опубликована в The Astrophysical Journal. Ее вывод не означает, что TOI-270 d пригодна для жизни. Скорее это инженерно-научная подсказка для наблюдений: спектр атмосферы нужно связывать с моделями внутреннего строения, иначе мини-нептуны могут казаться беднее водой, чем они есть.
