Каменный дождь: Адская жара далекой планеты
Речь идет о далекой планете COROT-7b, открытой в прошлом феврале европейским орбитальным зондом COROT — мы уже сообщали вам об этой находке и ее интересных особенностях («Крохотное далеко»). Собранные аппаратом данные позволили американским ученым во главе с Брюсом Фегли (Bruce Fegley) построить компьютерную модель химического состава и климата планеты. Моделирование показало, что атмосфера COROT-7b состоит из вещества, которое на Земле составляет каменистые породы — да и здесь, когда «собирается дождь», они конденсируются в небольшие камешки, падающие градом вниз, в целые озера вновь расплавившейся породы.
За последние пару десятков лет открыто уже более 400 экстрасолнечных планет. Однако особенности самого метода их обнаружения и другие ограничения приводят к тому, что подавляющее большинство из этих планет относятся к классу «горячих юпитеров», раскаленных газовых гигантов, вращающихся сравнительно недалеко от своих звезд — их массы в сотни раз больше земной, а размеры — в тысячи.
Планета COROT-7b на этом фоне смотрится особенной: она лишь вдвое больше Земли, и впятеро тяжелее. Она стала и первой планетой, открытой в системе звезды COROT-7, желтого карлика из созвездия Единорог. Несколько месяцев после нее, в августе этого года, группа европейских астрономов сообщила об обнаружении здесь и второй планеты, COROT-7c.
Подробные данные о размерах и поведении этих планет позволили ученым ориентировочно подсчитать плотность COROT-7b, и она оказалась примерно такой же, как у Земли. Это позволяет с достаточной уверенностью предположить, что планета эта — тоже каменистая, покрытая твердой корой. При этом, «планетой земного типа» назвать ее никак нельзя.
Взять хотя бы размеры орбиты: от COROT-7b до ее звезды — всего 2,6 млн км, в 23 раза ближе, чем до Солнца от Меркурия. Из-за этого гравитация звезды удерживает планету так же надежно, как Земля — Луну. И она так же обращена к звезде всегда одной и той же стороной. На этой стороне температуре держится в районе 2600 Кельвин, при такой жаре камни не то что плавятся, а просто испаряются. Зато с противоположной стороны сравнительно холодно, всего 50 Кельвин (-223 ОС)
Видимо, столь жесткое воздействие звезды следует винить в том, что в атмосфере COROT-7b нет ни большинства веществ, которые составляют наш земной воздух, — ни воды, ни азота, ни диоксида углерода. Единственная его атмосфера — пар, который создает перегретый звездой океан расплавленной силикатной лавы.
Чтобы описать поведение такой необычной атмосферы, Фегли с коллегами и создали ее теоретическую компьютерную модель. Однако, не зная в точности химического состава планеты, ученые вынуждены были несколько раз повторить расчеты, используя разные подходящие под имеющиеся данные варианты. И во всех случаях поведение и состав атмосферы оказались очень и очень схожими.
Натрий, калий, моноксид кремния и кислород, в атомарной и молекулярной формах, составляют львиную долю атмосферы. Кроме того, в ней имеются и другие элементы, которые вместе встречаются в земных силикатах — магний, алюминий, кальций, железо. Логично поинтересоваться, откуда здесь кислород? Ведь даже на Земле этот активный элемент в свободной форме не существовал, пока растения не стали выделять его в больших количествах в ходе фотосинтеза. «Кислород — едва ли не самый распространенный элемент в составе минералов, — поясняет Фегли, — так что если вы "испаряете камни", вы обязательно выделяете его в свободной форме».
И конечно, такая необычная атмосфера создает и необычный климат. Фегли описывает его так: «Поднимаясь все выше и выше, вы входите во все более холодные слои атмосферы, и в конце концов оказываетесь в местах, насыщенных "каменным паром" так же, как земная атмосфера — водным. Только вместо пушистых облаков здесь сгущаются силикатные тучи, в конце концов проливающиеся дождем мелких камешков, которые тут же снова плавятся у поверхности планеты».
Интересно, что конкретный минерал, в которых конденсируются такие вещества, зависит от высоты, на которой это происходит, и более легкие породы образуются выше тяжелых — и среди них такие, которые формируют на Земле отложения энстанита, корунда, шпинеля, волластонита.
В то же время, натрий и калий, имея куда более низкие точки кипения, не падают дождем, а остаются в атмосфере в виде едких щелочных газовых облаков, и понемногу уносясь в космос воздействием «солнечного ветра» звезды COROT-7. Эти облака оказались хорошо различимы даже достаточно мощными наземными телескопами.
О запуске и основных задачах миссии COROT читайте в заметке «На охоту за планетами».
По публикации PhysOrg.Com