Каменные облака и чистое небо: Уэбб обнаружил сумасшедшую погоду на далекой планете

Астрономам впервые удалось увидеть утреннюю и вечернюю стороны экзопланеты отдельно. Оказалось, что облака на одной из половин искажали химические параметры атмосферы более десяти лет. Исследование было опубликовано в журнале Science.

Изучение атмосфер далеких экзопланет всегда наталкивается на одну и ту же проблему — облака. Они рассеивают свет и размывают спектры, что затрудняет определение точного состава газа. Исследователям пришлось долго усреднять полученные сигналы, но новые данные космического телескопа Джеймса Уэбба доказали, что такая стратегия приводила к колоссальным ошибкам в расчетах.

Минеральные души и вечное утро

Объектом исследования стал газовый гигант WASP-94A b, расположенный на расстоянии 700 световых лет от Земли. Относится к классу горячих Юпитеров. Планета приливно-замкнута: одна сторона всегда обращена к звезде, температура которой превышает 500 °C, а другая погружена в вечную тьму.

Ученые под руководством Дэвида Сингха из Университета Джонса Хопкинса (США) использовали Уэбб для изучения отдельно утреннего и вечернего краев планеты, когда она проходит через диск звезды. Результаты показали огромную разницу в погоде.

С утренней стороны висят густые облака, куда с полуночи прибывают прохладные воздушные массы. Они состоят не из водяного пара, а из силиката магния (минерала, образующего земные породы), железа и сульфида магния. Вечерняя сторона оказалась абсолютно чистой — там ученые отчетливо зафиксировали сильные сигналы водяного пара. Разница температур между краями достигает 270°С.

Исправляем стократную ошибку

Предыдущие наблюдения телескопа Хаббл, который не смог разделить края диска и усреднил данные, показали, что WASP-94A b перенасыщена углеродом и кислородом — их уровни предположительно в сотни раз превышали уровень Юпитера. Это противоречило всем законам формирования планет.

Чистый спектр с вечерней стороны, полученный Уэббом, расставил все на свои места: реальное содержание элементов всего в пять раз превышает юпитерианское, что укладывается в рамки стандартных моделей. Искажение данных, как выяснилось, было вызвано именно плотным слоем дневных минеральных облаков.

Ключ к обретению жизни

Ученые применили новый метод раздельного анализа к восьми другим горячим гигантам и обнаружили аналогичную ситуацию еще для двух планет — WASP-39 b и WASP-17 b. Это доказывает, что облака на таких объектах образуются из конденсированных минералов, а не под воздействием звездного света.

Подобный облачный барьер еще более выражен на небольших скалистых суперземлях в обитаемой зоне. Любые попытки найти биомаркеры – химические следы жизни – натолкнутся на плотную взвесь в атмосфере. Теперь астрономы планируют использовать этот метод для изучения потенциально обитаемых планет.