Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) снова напомнил астрономам, что у Вселенной есть несколько козырей в рукаве. Последним предметом интереса является WASP-107b, переписывающий свод правил того, что астрономы думали, что они знают об экзопланетах. Благодаря прибору среднего инфракрасного диапазона (MIRI), установленному на борту JWST, группа европейских астрономов из Левенского университета глубоко погрузилась в атмосферу этой экзопланеты, и результаты интригуют. WASP-107b буквально сыпет песком.

WASP-107b — теплая экзопланета с массой Нептуна и радиусом Юпитера. Это делает его «пушистым» по сравнению с газовыми планетами-гигантами в нашей Солнечной системе. Это необычное соотношение размера и массы дало астрономам уникальную возможность исследовать ее атмосферу примерно в 50 раз глубже, чем у более плотных планет, таких как Юпитер. Расширенная атмосфера планеты стала центром астрофизических исследований из-за поразительного открытия того, что можно сравнить с песчаным дождем из ее атмосферы.

В отличие от атмосферы Земли, где вода замерзает при низких температурах, силикатные частицы могут замерзать, образуя облака на газообразных планетах, достигая температуры 1832 °F (1000 °C). Однако WASP-107b делает это при температуре внешней атмосферы, составляющей лишь половину этой температуры. Интересно, что песчаные облака на самом деле могут выпадать дождем в виде… ну… песка. Это заставляет астрономов интересоваться тем, как эти песчаные облака формируются и сохраняются на таких больших высотах.

«Тот факт, что мы видим эти песчаные облака высоко в атмосфере, должен означать, что капли песчаного дождя испаряются в более глубоких и очень горячих слоях, а образовавшийся в результате силикатный пар эффективно перемещается обратно вверх, где они снова конденсируются, образуя силикатные облака». сказал ведущий автор Мишель Мин. «Это очень похоже на цикл водяного пара и облаков на нашей Земле, но с каплями, состоящими из песка».

Силикатные облака на больших высотах в относительно прохладной части атмосферы ставят под сомнение давние представления об образовании облаков в планетарных атмосферах. Он указывает на динамические атмосферные процессы, на которые влияют гравитация, УФ-излучение и металличность.

Исследование, опубликованное в Природа показывает наличие водяного пара, диоксида серы (SO2) и силикатных (компонент песка) облаков, но, в частности, никаких следов парникового газа метана.

Отсутствие метана позволяет взглянуть на поток тепловой энергии в атмосфере планеты и предполагает наличие потенциально теплого недра. Одним из сюрпризов стало открытие диоксида серы. Несмотря на более ранние прогнозы об обратном, новые климатические модели атмосферы WASP-107b показывают, что диоксид серы может образовываться из-за пушистой природы планеты. Из-за более низкой температуры родительской звезды излучается лишь небольшой процент фотонов высокой энергии. Однако эти фотоны могут проникать дальше благодаря атмосфере планеты. Это позволяет проводить химические реакции, необходимые для производства SO2.

Обнаружение силикатных облаков в атмосфере WASP-107b добавляет новый уровень к нашему пониманию экзопланетной погоды. Это открытие важно, поскольку оно предоставляет прямое свидетельство существования высотных облаков на экзопланете — явления, которое до сих пор было сложно определить.

Обнаружение силикатных облаков стало первым прямым наблюдением подобных явлений в атмосфере экзопланеты. Эти облака, состоящие из мелких аморфных силикатных частиц, предполагают цикл формирования, включающий конденсацию и испарение на разных уровнях атмосферы. Этот цикл может указывать на сильное перемешивание либо от горячей внутренней атмосферы, либо от интенсивно облученной горячей дневной стороны планеты.

«Открытие облаков песка, воды и диоксида серы на этой пушистой экзопланете инструментом MIRI JWST является важной вехой», — сказал ведущий автор Лин Дечин. «Это меняет наше понимание формирования и эволюции планет, проливая новый свет на нашу Солнечную систему».