Планета, полностью покрытая расплавленной породой, ставит под сомнение прогнозы астрономов. Экзопланета TOI-561 b, расположенная примерно в 280 световых годах от Земли, по всей видимости, поддерживает значительную атмосферу, несмотря на интенсивное излучение звезды, которое, согласно традиционным моделям, должно было привести к потере газов миллиарды лет назад.
Наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, показывают, что планета отражает около 75% звездного света, который она получает. Одна из возможных причин этого явления — наличие ярких облаков, образованных испаренными минералами, которые действуют как естественный солнцезащитный крем.
Эти результаты были опубликованы в научном журнале The Astronomical Journal и способствуют углублению ранее сделанного открытия: этот чрезвычайно горячий каменистый мир, по-видимому, обладает существенной атмосферой.
Чтобы понять поведение экзопланеты, команда использовала Джеймс Уэбб для наблюдения за ней в течение 37 часов, отслеживая почти четыре полных обращения вокруг ее звезды. Ученые проанализировали изменения в светимости и тепловом излучении планеты за этот период. Данные показали, что постоянно темная сторона недостаточно горяча, чтобы самостоятельно объяснить разницу температур, наблюдаемую на освещенной стороне.
Вывод заключается в том, что TOI-561 b отражает приблизительно три четверти получаемого света. Чтобы объяснить этот результат, исследователи сравнили наблюдения с компьютерными симуляциями климата планеты. Модели предполагают, что в атмосфере могут образовываться облака, состоящие из силикатных минералов, таких как диоксид кремния и магниевый силикат. Эти частицы отражали бы часть звездного излучения до того, как оно достигнет поверхности, тем самым снижая нагрев.
Этот эффект аналогичен работе планетарного солнцезащитного крема. Кроме того, атмосфера, по-видимому, переносит часть тепла с освещенной стороны на темную, что способствует понижению температуры стороны, обращенной к звезде. Тем не менее, точный состав этих облаков еще не был напрямую подтвержден; это объяснение, предложенное моделями для наблюдаемых данных.
Существование значительной атмосферы особенно интригует, поскольку TOI-561 b подвергается интенсивному звездному излучению. В таких условиях газы относительно небольшой каменистой планеты должны были бы улетучиться в космос с течением времени. Одна из гипотез заключается в том, что экзопланета изначально обладала исключительно большим запасом газов. Другая возможность состоит в том, что ее внутренности продолжают пополнять атмосферу.
Исследователи полагают, что поверхность TOI-561 b может быть покрыта глобальным океаном расплавленной породы. Этот материал мог бы служить гигантским вулканическим источником, непрерывно высвобождая газы и компенсируя часть потерь в космос. Также возможно взаимодействие между внутренностями и атмосферой: в то время как газы покидают расплавленную область и питают внешний слой, часть из них может возвращаться внутрь планеты. Такая динамика могла бы объяснить, как атмосфера сохраняется миллиарды лет в столь экстремальной среде, хотя точный механизм все еще изучается.
Ученые до сих пор не знают, какие газы преобладают в атмосфере TOI-561 b. Одна из версий — плотный слой углекислого газа, подобный атмосфере Венеры, но в гораздо более горячих условиях. Другая гипотеза связана с диоксидом серы, газом, ассоциированным с вулканической активностью Ио, одного из спутников Юпитера. Команда планирует провести новые наблюдения планеты с помощью Джеймса Уэбба на более длинных волнах. Полученные данные помогут определить химический состав атмосферы и выяснить, как экзопланета удерживает свои газы, несмотря на длительное воздействие звездного излучения.
Хотя условия TOI-561 b несовместимы с жизнью в известном нам виде, понимание ее функционирования может помочь астрономам в изучении того, как формируются, эволюционируют и выживают атмосферы на каменистых мирах, сильно отличающихся от Земли.