Лавовые планеты — это подобные по размеру Земле миры, находящиеся настолько близко к своим звездам, что камни на их поверхности плавятся. Недавно ученые выдвинули новую теорию о том, как происходит эволюция этих планет.
Новая теория лавовых планет
Новая статья, опубликованная недавно в журнале Nature Astronomy под руководством профессора Йоркского университета, представляет простую теоретическую модель для описания эволюции системы взаимосвязанных внутренних и атмосферных процессов горячих скалистых экзопланет, известных как лавовые планеты.
«Лавовые планеты имеют настолько экстремальные орбитальные конфигурации, что наши знания о скалистых планетах в Солнечной системе не могут быть непосредственно применены, поэтому ученые не уверены, чего ожидать при наблюдении за лавовыми планетами», — говорит первый автор статьи Чарльз-Эдуард Букаре, доцент кафедры физики и астрономии факультета естественных наук Йоркского университета.
Новые моделирования предлагают концептуальную основу для интерпретации их эволюции и предоставляют сценарии для исследования их внутренней динамики и химических изменений с течением времени. Эти процессы, хотя и значительно усилены на лавовых планетах, являются фундаментально такими же, как и формирующие скалистые планеты в нашей Солнечной системе.
Лавовые планеты — это миры размером от Земли до суперземли, вращающиеся чрезвычайно близко к своим звездам, совершая полный оборот менее одного земного дня. Как и Луна, они будут привязаны к своей звезде, всегда показывая ей одну и ту же сторону. Температура на их дневной поверхности достигает таких экстремальных значений, что силикатные породы плавятся и даже улетучиваются, создавая условия, не похожие ни на какие другие в нашей Солнечной системе. Эти экзотические миры, которые легко наблюдать благодаря их кратчайшему орбитальному периоду, дают уникальное представление о фундаментальных процессах, формирующих эволюцию планет.
Как устроены эти миры
Исследование сочетает знания в области геофизической гидродинамики, атмосфер экзопланет и минералогии, чтобы исследовать, как состав лавовых планет эволюционирует в процессе, похожем на дистилляцию. Когда горные породы плавятся или улетучиваются, такие элементы, как магний, железо, кремний, кислород, натрий и калий, по-разному распределяются между паровой, жидкой и твердой фазами. Уникальная орбитальная конфигурация лавовых планет поддерживает равновесие между паровой и жидкой, а также жесткой и жидкой фазами в течение миллиардов лет, что способствует долговременной химической эволюции.
Используя беспрецедентные численные моделирования, команда прогнозирует два конечных эволюционных состояния:
- Полностью расплавленное внутреннее ядро (вероятно, молодые планеты): атмосфера отражает общий состав планеты, а теплопередача внутри расплавленного ядра поддерживает ночную сторону горячей и динамической поверхности.
- Преимущественно твердое внутреннее ядро (вероятно, старые планеты): на дневной стороне остается неглубокий океан лавы, а атмосфера истощается такими элементами, как натрий, калий и железо.
Проверка гипотез с помощью космического телескопа James Webb
Букаре объясняет, что это исследование экзопланет со скамьей началось как высокоисследовательская работа с небольшими начальными ожиданиями. Он базируется на новом подходе к моделированию, который он разработал для изучения расплавленных скалистых планет в сотрудничестве с коллегами из Института физики Земли в Париже, Университета Париж Сите, опубликованном в журнале Nature в начале этого года.
Нечто подобное можно увидеть и на Земле, например, сеноты на полуострове Юкатан. Прогнозы, изложенные в этой работе, помогли обеспечить 100 часов наблюдений на космическом телескопе James Webb — самой современной инфракрасной обсерватории, которая когда-либо была построена, с 6,5-метровым сегментированным зеркалом и сверхчувствительными приборами, способными исследовать древнейшие галактики. беспрецедентной точностью. Эти будущие наблюдения JWST, возглавляемые соавтором профессором Дангом, непосредственно проверят теоретическую основу, предложенную в данном исследовании.
По материалам phys.org
