Лавові планети — це подібні за розміром до Землі світи, розташовані настільки близько до своїх зір, що камені на їхній поверхні плавляться. Нещодавно науковці висунули нову теорію щодо того, як відбувається еволюція цих планет.
Нова теорія лавових планет
Нова стаття, опублікована нещодавно в журналі Nature Astronomy під керівництвом професора Йоркського університету, представляє просту теоретичну модель для опису еволюції системи взаємопов’язаних внутрішніх і атмосферних процесів гарячих скелястих екзопланет, відомих як лавові планети.
«Лавові планети мають настільки екстремальні орбітальні конфігурації, що наші знання про скелясті планети в Сонячній системі не можуть бути безпосередньо застосовані, тому науковці не впевнені, чого очікувати під час спостереження за лавовими планетами», — каже перший автор статті Чарльз-Едуард Букаре, доцент кафедри фізики та астрономії факультету природничих наук Йоркського університету.
Нові моделювання пропонують концептуальну основу для інтерпретації їхньої еволюції та надають сценарії для дослідження внутрішньої динаміки й хімічних змін із плином часу. Ці процеси, хоча і значно посилені на лавових планетах, є фундаментально такими ж, як і ті, що формують скелясті планети в нашій Сонячній системі.
Лавові планети — це світи розміром від Землі до суперземлі, що обертаються надзвичайно близько до своїх зір, здійснюючи повний оберт за менш ніж один земний день. Як і Місяць, вони будуть прив’язані до своєї зорі, завжди показуючи їй одну і ту ж сторону. Температура на їхній денній поверхні досягає таких екстремальних значень, що силікатні породи плавляться і навіть випаровуються, створюючи умови, не схожі на жодні інші в нашій Сонячній системі. Ці екзотичні світи, які легко спостерігати завдяки їх надзвичайно короткому орбітальному періоду, дають унікальне уявлення про фундаментальні процеси, що формують еволюцію планет.
Як влаштовані ці світи
Дослідження поєднує знання в галузі геофізичної гідродинаміки, атмосфер екзопланет та мінералогії, щоб дослідити, як склад лавових планет еволюціонує у процесі, схожому на дистиляцію. Коли гірські породи плавляться або випаровуються, такі елементи, як магній, залізо, кремній, кисень, натрій і калій, по-різному розподіляються між паровою, рідкою та твердою фазами. Унікальна орбітальна конфігурація лавових планет підтримує рівновагу між паровою та рідкою, а також твердою та рідкою фазами впродовж мільярдів років, що сприяє довгостроковій хімічній еволюції.
Використовуючи безпрецедентні чисельні моделювання, команда прогнозує два кінцевих еволюційних стани:
- Повністю розплавлене внутрішнє ядро (ймовірно, молоді планети): атмосфера відображає загальний склад планети, а теплопередача всередині розплавленого ядра підтримує нічну сторону поверхні гарячою та динамічною.
- Переважно тверде внутрішнє ядро (ймовірно, старі планети): на денній стороні залишається лише неглибокий океан лави, а атмосфера виснажується такими елементами, як натрій, калій та залізо.
Перевірка гіпотез за допомогою космічного телескопа James Webb
Букаре пояснює, що це дослідження екзопланет з лавою почалося як високодослідницька робота з невеликими початковими очікуваннями. Воно базується на новому підході до моделювання, який він розробив для вивчення розплавлених скелястих планет у співпраці з колегами з Інституту фізики Землі в Парижі, Університету Париж Сіте, опублікованому в журналі Nature на початку цього року.
Те, що почалося як просте дослідження, згодом відкрило нову перспективну лінію наукових пошуків. Прогнози, викладені в цій роботі, допомогли забезпечити 100 годин спостережень на космічному телескопі James Webb — найсучаснішій інфрачервоній обсерваторії, яка коли-небудь була побудована, з 6,5-метровим сегментованим дзеркалом і надчутливими приладами, здатними досліджувати найдавніші галактики та атмосфери віддалених екзопланет із безпрецедентною точністю. Ці майбутні спостереження JWST, очолювані співавтором професором Дангом, безпосередньо перевірять теоретичну основу, запропоновану в цьому дослідженні.
За матеріалами phys.org
