Ученые нашли экзопланету, сумевшую вернуть потерянную атмосферу

На орбите красного карлика, в 41 световом году от нас, вращается скалиста экзопланета размером с Землю под названием GJ 1132 b. Планета уникальна тем, что смогла создать новую атмосферу после того, как потеряла прежнюю. Об этом сообщает Phys.org.

В некотором смысле GJ 1132 b похожа на Землю, но все же имеет существенные отличия. Одно из них заключается в атмосфере планеты, которая содержит токсичную смесь водорода, метана и цианистого водорода.

С помощью космического телескопа NASA Hubble ученые обнаружили, что такая атмосфера была на планете не всегда, ее первая атмосфера была унесена вспышкой на ближайшей родительской звезде. Ученые считают, что так называемая "вторичная атмосфера" образовалась из-за того, что жидкая лава под поверхностью планета постоянно просачивается через вулканические трещины. Вместе с ней высвобождаются и газы, которые постоянно пополняют атмосферу.

Исследователи считают, что планета GJ 1132 b возникла как газообразный мир с толстым водородным слоем атмосферы. Изначально планета была "суб-Нептуном", размер которого в несколько раз превышал диаметр Земли, но он быстро потерял свою водородную и гелиевую атмосферу. Обычно такие планеты в течение короткого периода времени теряются всю свою атмосферу, оголяясь до самого ядра размером с Землю.

Но с планетой GJ 1132 b дела обстояли иначе. Основываясь на моделировании, команда считает, что атмосфера экзопланеты состоит из молекулярного водорода, цианистого водорода, метана, а также содержит аэрозольную дымку. Последняя основана на фотохимических углеводородах, похожих на земной смог.

Нынешний атмосферный водород на GJ 1132 b когда-то был поглощен расплавленной магматической мантией и теперь высвобождается, образуя новую атмосферу. Она постоянно пополняется за счет непрерывного вулканизма на планете, уравновешивая утечку водорода в космос.

"Мы считаем, что теперешняя атмосфера была восстановлена, поэтому по праву называется вторичной. Ранее мы считали, что такие планеты довольно скучны, так как большинство из них утратили атмосферу. Но новое открытие было ошеломляющим", – говорит соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA Раисса Эстрела.

Ученые считают, что результаты исследования могут иметь значение и для других экзопланет.

"Некоторые из планет могут рождаться как суб-Нептуны и со временем превращаться в подобие Земли, испаряя изначальную атмосферу. Этот процесс работает на ранних этапах жизни планеты, когда родительская звезда горячее. Затем звезда остывает и планета вместе с ней. По сути, у нас есть рецепт создания атмосферы в первые 100 млн лет жизни планеты", – говорит ведущий автор Марк Суэйн.

Планета GJ 1132 b имеет одинаковую плотность с Землей, размеры, а также возраст – около 4,5 млрд лет. Оба мира начинали с атмосферы, в которой преобладал водород, и оба были горячими. Ученые также предполагают, что экзопланета и Земля имеют одинаковое атмосферное давление у поверхности.

Но у планет совершенно разные истории формирования. Земля изначально была каменными миром, а не остатком суб-Нептуна. Земля вращается вокруг своей звезды на комфортном расстоянии.

В это же время, GJ 1132 b настолько близка к своему красному карлику, что совершает полный оборот вокруг звезды раз в полтора дня. Также планета приливно связана со звездой так, что одна ее сторона всегда обращена к светилу.

"Вопрос в том, что держит мантию достаточно горячей, чтобы она оставалась в жидкой форме, вызывая активный вулканизм? Эта солнечная система особенная, потому что у нее есть очень много приливного разогрева", – говорит Суэйн.

Когда планета движется по эллиптической орбите, приливная сила для нее оказывается различной в разных точках орбиты. Таким образом происходит постоянная деформация тела под действием приливных сил, что создает внутреннее трение, которое нагревает недра.

GJ 1132 b находится именно на такой орбите и приливной разогрев сохраняет ее мантию в жидком состоянии на протяжении долгого времени. Ярчайший пример в нашей Солнечной системе – это спутник Юпитера Ио, на котором идет непрерывная вулканическая активность из-за влияния Юпитера и его других спутников.

Учитывая горячие недра GJ 1132 b, команда считает, что более прохладная внешняя кора планеты очень тонкая, возможно, всего в десятки метров толщиной. Этого слишком мало, чтобы на поверхности формировались горы. Равнины на планете могут трескаться, как яичная скорлупа из-за приливных сил. Через такие трещины на поверхности в атмосферу попадают водород и другие газы.