Астрономи вперше за допомогою наземного телескопа провели прямі вимірювання параметрів атмосфери "суперземлі" – схожою на Землю планети за межами Сонячної системи – і прийшли до висновку, що її газова оболонка або складається в основному з водяної пари, або містить велику кількість щільних непрозорих хмар.

Автори статті, опублікованої в журналі Nature, Джейкоб Бін (Jacob Bean) з Гарвард-Смітсоніанського астрофізичного центру (США) і його колеги проводили спектроскопічні вимірювання екзопланети GJ 1214b за допомогою одного з приладів телескопа VLT Європейської південної обсерваторії в Чилі.

Планета GJ 1214b була виявлена в грудні 2009 року в 40 світлових роках від Землі в сузір'ї Змієносця.

Її вдалося "зловити" завдяки тому, що вона з точки зору земного спостерігача регулярно проходить перед диском зірки. Фіксуючи малі зміни яскравості материнської зірки, учені змогли не тільки виявити планету, а й визначити її масу (приблизно в 6,5 більша за земну) і радіус (в 2,63 рази більше земного).

Це ставить GJ 1214b на друге місце після самих малих відомих суперземель – CoRoT-7b і Kepler-9d.

Бін і його колеги відзначають, що на відміну від планет-газових гігантів особливості "пристрою" супер-земель (до яких відносять планети від двох до десяти разів важче нашої) не можна однозначно вивести виходячи тільки з їх маси і розміру.

"Колишні дослідження показали, що GJ 1214b повинна володіти могутньою атмосферою, оскільки її щільність занадто мала для небесного тіла, що складається тільки з твердої речовини. Однак склад цієї атмосфери не може бути встановлено виходячи тільки з радіуса і маси планети", – пишуть вчені.

Вони підводять три можливих варіанти пристрою атмосфери такої планети. Перший з них планета з водневою атмосферою, що представляє собою зменшену копію Нептуна або Урана. Другий варіант – "водний світ", планета з великою часткою водяної пари в атмосфері (хоча з-за високої температури на такій планеті може взагалі не бути рідкої води). Ще одна можлива модель – планета з великою кількістю щільних хмар або аерозолів в атмосфері.

Щоб з'ясувати, як саме влаштована атмосфера планети, автори дослідження з квітня по червень 2010 року проводили спектрометричні вимірювання системи GJ 1214 за допомогою одного з приладів телескопа VLT Європейської південної обсерваторії в Чилі. Вони аналізували, як змінюється спектр зірки при проходженні планети перед її диском, оскільки частина зоряного випромінювання проходить через атмосферу планети і несе з собою інформацію про її властивості.

Як правило, в таких випадках вчені фіксують у спектрі лінії поглинання, коли ті чи інші молекули "вирізають" із спектру випромінювання певної довжини віли. Так раніше вдавалося виявити присутність метану і вуглекислого газу в атмосферах деяких позасонячних газових гігантів.

Однак у цьому випадку спектр виявився гладким, і безпосередньо визначити хімічний склад атмосфери було неможливо. Лінії поглинання не залишає водень, однак якби атмосфера GJ 1214b складалася б в основному з легкого водню, вона мала б значно більшу товщину. У цьому випадку крива зміни блиску зірки під час проходження планети була б набагато більш пологою, ніж спостерігалося насправді.

Таким чином, вченим залишилося два інших можливих пояснення – атмосфера цієї суперземлі складається з більш важких молекул, ніж водень, вона дуже "щільно" прилягає до планети, і тому нам просто не вистачає світла, щоб побачити в ньому лінії поглинання. Найбільш поширеним у Всесвіті речовиною важче водню є вода.

Інший можливий варіант – атмосфера з щільними хмарами, які "проковтують" світло цілком, не даючи йому донести до Землі лінії поглинання.

Вчені проаналізували декілька можливих варіантів складу цих хмар, зокрема, в них можуть бути присутні солі соляної кислоти.

"Необхідні подальші дослідження, щоб прояснити цю проблему", – констатують автори.

За матеріалами: Nature

Tweet