Ранок. Небо затягують хмари але не водяні, а кам’яні. До вечора від них не залишається й сліду. Такий прогноз звучить як фантастика, але для планети WASP-94A b це щоденна реальність, яку вперше зафіксував телескоп Джеймса Вебба.
Майже 700 світлових років від Землі, у сузір’ї Мікроскоп, обертається газовий гігант, чиї ранки сповнені мінеральних хмар а вечори дивно чисті. Астрономи з Університету Джонса Гопкінза зафіксували цей цикл із безпрецедентною точністю, і результати змінили все, що наука думала про цю планету.
Стаття вийшла в журналі Science. Але справжня історія почалася задовго до публікації.
Двадцять років у тумані
Девід Сінг, професор планетарних наук у Джонса Гопкінза, вивчає екзопланети вже два десятиліття. І всі ці двадцять років хмарність була його головним головним болем. Гарячі юпітери клас планет, до якого належить WASP-94A b, майже завжди вкриті щільним хмарним шаром. Це як намагатися розгледіти краєвид крізь запітніле вікно автомобіля.
«Ми знали, що хмари скрізь на гарячих юпітерах, і це дратувало ніби дивишся на планету крізь туманне скло», згадує Сінг. Десятки моделей, сотні спостережень, але реальний склад атмосфер залишався здогадкою.
Телескоп Габбл, попри всю його потужність, давав лише усереднену картину. Хмари та атмосфера зливалися в єдиний сигнал, розібрати який було неможливо. Вчені знали: десь там є хмари. Але з чого вони залишалося загадкою.
Допоміг телескоп Джеймса Вебба.
Ранок проти вечора
Метод, який застосувала команда, був елегантним. Коли WASP-94A b проходить перед своєю зіркою, телескоп може окремо проаналізувати передній та задній край планети. Передній це ранкова сторона, куди вітри несуть повітря з нічного півсфери. Задній вечірня, де повітря повертається в темряву.
Різниця виявилася разючою.
Ранкова сторона була переповнена хмарами з силікату магнію мінералу, який на Землі утворює породи. Вечірня майже безхмарна. Ніби хтось перемикнув тумблер між двома різними планетами.
Чому хмари зникають? Є дві гіпотези. Перша: потужні вітри затягують їх углиб атмосфери на розпеченій денній стороні, де вони стають невидимими для приладів. Друга: при температурі понад 1 000 градусів хмари просто випаровуються як ранковий туман на Землі, тільки замість води випаровується камінь.
«Ми побачили справжню дихотомію між погодою на двох боках планети, і це змінює всю нашу картину», сказав Девід Сінг.
Це не просто дрібна деталізація. Це фундаментальний зсув у розумінні того, як працюють атмосфери інших світів.
Планета, яку переоцінили
Старі вимірювання казали, що WASP-94A b містить у сотні разів більше кисню та вуглецю, ніж Юпітер. Це не вкладалося в жодну теорію формування планет. Занадто багато. Занадто дивно. Вчені ламали голову: як планета могла набрати таку кількість важких елементів?
Виявилося не могла. І не набрала.
Коли команда змогла розділити хмарний та безхмарний сигнали, картина змінилася. Нові оцінки: лише приблизно в п’ять разів більше кисню та вуглецю, ніж Юпітер. Це робить WASP-94A b набагато ближчим до нашого сусіда по Сонячній системі, ніж хтось думав.
Сагнік Мукерджі, постдокторант з Університету штату Аризона та перший автор статті, пояснив це так:
«З Габблом ми отримували усереднений вигляд усієї планети хмари та атмосфера були стиснуті разом, і їх неможливо було розрізнити. Підхід із Веббом дозволив нам локалізувати спостереження, і це допомогло побачити цикл хмар».
Одне спостереження і дві загадки розв’язані одразу.
Що далі
WASP-94A b не єдина планета з таким циклом. Команда перевірила ще вісім гарячих юпітерів і знайшла подібну поведінку хмар на WASP-39 b та WASP-17 b. Три планети з дев’яти вже закономірність.
Наступний етап масштабна програма спостережень за допомогою Вебба, яка охопить десятки екзопланет. Серед них незвичайний газовий гігант, що рухається ексцентричною орбітою через зону, де теоретично може існувати рідка вода. Якщо хмарні цикли там виявляться такими ж виразними, наука отримає ще один ключ до розуміння атмосфер далеких світів.
Гарячі юпітери планети, що обертаються ближче до своїх зірок, ніж Меркурій до Сонця слугують природними лабораторіями екстремальної хімії. Температури, за яких камінь стає хмарою. Тиски, що перетворюють гази на структури, яких немає в підручниках. І тепер у науковців є інструмент, здатний це бачити.
- WASP-94A b газовий гігант за 700 світлових років у сузір’ї Мікроскоп
- Хмарний цикл кам’яні хмари вранці, чисте небо ввечері
- Склад хмар силікат магнію, мінерал земних порід
- Температура понад 1 000 градусів на денній стороні
- Нові дані в 5 разів більше кисню та вуглецю, ніж Юпітер (не в сотні)
Девід Сінг провів двадцять років, дивлячись у запітніле вікно. Тепер скло протерте. І за ним не туман, а кам’яні хмари, які зникають щовечора, щоб повернутися на світанку.
Про автора
