Новые данные от космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) предоставили учёным возможность детально изучить атмосферные условия экзопланеты TOI-270 d, находящейся на расстоянии 73 световых лет от Земли. Этот объект, находящийся по своим размерам между Землёй и Нептуном, может быть ключом к пониманию целой категории планет, известной как субнептуны — самый часто встречающийся тип в галактике (по данным NASA Exoplanet Archive, их доля составляет 40%-50%). В нашей Солнечной системе такие планеты не встречаются, и постижение их свойств остаётся одной из важных научных задач.
Для интерпретации данных спектрального анализа атмосферы, предоставленных телескопом JWST, исследователи применили геохимические модели. Эта методика позволяет анализировать состав газовой оболочки и на основе взаимодействия и равновесия различных веществ при определённых условиях делать выводы о происходящих в атмосфере, а также на поверхности планеты, процессах, прослеживая её химическую эволюцию.
Проведённый анализ выявил наличие углекислого газа, метана и воды в атмосфере TOI-270 d, температура которой превышает 540 градусов Цельсия, что делает её горячее поверхности Венеры. Геохимическая модель предполагает, что TOI-270 d представляет собой массивную каменистую планету, или суперземлю, окружённую густой и жаркой атмосферой. Этот сценарий объясняет наблюдения лучше, чем прежняя популярная гипотеза о «гикеане» — планете, покрытой мировым океаном под богатой водородом атмосферой, подобная которому рассматривалась для таких субнептунов, как K2-18 b.
Особое внимание уделено объяснению наблюдаемого дефицита аммиака, который согласно предыдущим моделям должен был наблюдаться в значительных количествах в атмосферах, насыщенных водородом. Новая комплексная модель объясняет его отсутствие двумя основными факторами: во-первых, благодаря высокотемпературному превращению аммиака в устойчивый газообразный азот (N2), и во-вторых, растворением оставшегося аммиака в силикатном расплаве, фактически образующим океан магмы на поверхности планеты при таких температурах.
Более того, результаты моделирования предполагают, что сама планета, вероятно, образовалась с низким содержанием азота с самого начала. Это соответствует составу хондритов — первичного материала для формирования планет земного типа в Солнечной системе, которые также характеризуются недостатком азота. Успешное применение геохимических моделей, разработанных для объектов Солнечной системы, к анализу атмосфер экзопланет, знаменует собой переход на новый уровень детализации в данной области исследований.
Хотя полученные данные делают TOI-270 d крайне маловероятным кандидатом на наличие жизни в традиционном понимании, её изучение предоставляет уникальные сведения об альтернативных путях формирования и эволюции планетных систем. Это исследование подчёркивает невероятное разнообразие планетарных композиций во Вселенной и подтверждает потенциал телескопа JWST в исследовании атмосфер далеких экзопланет, приближая нас к пониманию фундаментальных процессов образования планет.
Источник: iXBT
