Хмари з гірської породи, яка випарувалась, здатні діяти як потужний тепловий бар’єр. Вони розігрівають поверхню екзопланет до температур, за яких твердий ґрунт перетворюється на океан магми. До такого висновку дійшли науковці під час моделювання атмосфер субнептунів. Це один із найпоширеніших типів планет у Галактиці, однак у Сонячній системі його немає.
Хмари вкривають планету ковдрою
Субнептуни посідають проміжне місце за розміром між Землею та Нептуном. Вважається, що вони складаються з кам’янистого ядра, оточеного глибокою атмосферою, однак точний хімічний склад цих шарів залишався невідомим. Ані наземні телескопи, ані James Webb поки не дали однозначної відповіді.
Група під керівництвом Сагніка Мукерджі з Університету штату Аризона змоделювала поведінку мінеральних хмар у глибоких шарах атмосфер таких світів. За колосальних тисків та температур біля межі атмосфери та твердого тіла гірські породи частково випаровуються, утворюючи мінеральні хмари, до складу яких можуть входити оксид алюмінію, залізо, силікат магнію, сульфід мангану, хлорид калію, сульфід натрію та сульфід цинку. Утворені з цих сполук хмари діють як ефективне теплоізоляційне покриття, що замикає тепло ядра всередині планети, повідомляє space.com.
Розпечене повітря і магма замість поверхні
Ефект виявився значно потужнішим, ніж припускали раніше. За розрахунками Мукерджі, нагрівання через хмарний шар підвищує температуру на межі атмосфери та твердої поверхні приблизно на 1400–2600 градусів Цельсія. Водночас верхні шари атмосфери помітно охолоджуються, тепло назовні майже не надходить.
Наслідки такого розігріву прокоментував Метью Ніксон з Університету штату Аризона. «Для деяких планет, які ми змоделювали, цього додаткового тепла достатньо, щоб розплавити поверхню і створити океан магми», зазначив він.
Несподіваний фінал для кандидата у водні світи
Одним із таких кандидатів є GJ 1214b, що обертається навколо червоного карлика за 48 світлових років від нас. Раніше його розглядали як водний світ, однак дані James Webb за 2025 рік зафіксували в атмосфері металеву пару та вуглекислий серпанок. Це значно послабило гіпотезу про глобальний океан рідкої води. Нова ж робота припускає, що під щільною атмосферою може приховуватися океан розплавленої магми.
Наявність магматичного океану змінює хімію всієї атмосфери. З магми вгору просочуються кисень, силан та монооксид кремнію. У зворотному напрямку розплавлений шар поглинає аміак, метан і водяну пару. Через такий обмін склад атмосфери, яку фіксують телескопи, може суттєво відрізнятися від реального хімічного складу планети, що ускладнює інтерпретацію спостережень James Webb.
До того ж надлишкове тепло не дає атмосфері стискатися впродовж мільярдів років, тож планета залишається «роздутою». Якщо висновки моделювання підтвердяться, це поставить під сумнів ідею про можливу придатність субнептунів до життя.
Навіть коли температура на межі поверхні недостатня для утворення магми, вона однаково залишається надто високою для існування рідкої води. Результати дослідження опублікували 8 липня в Astrophysical Journal Letters.
