Новая работа показывает, что облака в атмосферах субнептунов могут быть не просто помехой для телескопа, а частью механизма, который меняет условия глубоко внутри планеты. Речь идет о мирах между Землей и Нептуном по массе. В Солнечной системе таких планет нет, зато в каталогах экзопланет они встречаются очень часто.
Universe Today пересказывает исследование группы из Arizona State University, NASA Ames, SETI Institute и University of Texas at Austin. В источнике указано, что сейчас подтверждены 6324 экзопланеты в 4738 звездных системах, а субнептуны дают 2182 подтвержденных открытия. Именно поэтому вопрос об их составе стал одной из главных задач для наблюдений James Webb Space Telescope.
JWST умеет изучать верхние слои атмосфер таких планет по спектрам. Но верхняя атмосфера не равна всей планете. Если на большой глубине формируются плотные облака, они могут закрывать химический состав нижних слоев и менять тепловой баланс. Команда во главе с Сагником Мукерджи из School of Earth and Space Exploration ASU построила детальные компьютерные модели, чтобы связать видимую атмосферу с границей между атмосферой и внутренними слоями.
Главный результат связан с облаками из испаренных пород и солей. Модели показывают, что такие облака могут возникать глубоко в атмосферах субнептунов и работать как тепловое одеяло. Они удерживают тепло ниже себя, нагревают нижние слои атмосферы больше чем на 1000 градусов Цельсия и одновременно охлаждают верхние области.
Для двух планет, GJ 1214 b и TOI-1231 b, расчет дал еще более сильный эффект. По словам Мукерджи, облачный нагрев у границы атмосферы и недр может поднять температуру примерно на 1400-2600 градусов Цельсия. Этого достаточно, чтобы расплавить каменистые внутренние слои и создать магматический океан.
Такой сценарий меняет химию атмосферы. Магматический океан может отдавать наружу кислород, гидрид кремния и монооксид кремния. В то же время метан, водяной пар и аммиак могут поглощаться расплавом. Тогда спектр, который видит Webb, отражает не только состав внешней оболочки, но и обмен веществом между атмосферой и глубинными слоями.
Для интерпретации данных это неприятная ловушка. Если облака и магма меняют набор газов, то обнаруженные или отсутствующие линии в спектре нельзя сразу переводить в общий состав планеты. Один и тот же мир может выглядеть по наблюдениям более сухим, более богатым газами или химически иным, чем он является в целом.
Авторы также отмечают, что облака влияют на то, как субнептуны сжимаются и остывают со временем. Это связано с их размером, внутренним запасом тепла и возможной оценкой условий на поверхности или в глубинах. О пригодности таких миров для жизни источник говорит осторожно: сначала нужно понять, как устроены их атмосферы и недра, а уже потом обсуждать более смелые выводы.
