Vzdušje, s katerim se začne večina planetov, pogosto ni tako, kot se konča. Večina plina, ki bo prisoten pri gradnji sončnega sistema, bo vodik in helij. Toda pogled skozi skalnate planete našega sončnega sistema razkrije tri zelo različna ozračja (in zelo težka), pri čemer sta vodik in helij sorazmerno manj pomembni komponenti. In ko postanemo sposobni videti atmosfero eksoplaneta, bi morali dobiti večjo perspektivo vseh načinov, kako se lahko ozračje spreminja s staranjem planetov.

Ta teden je mednarodna skupina astronomov poročala, da je našla ozračje na planetu, kjer ne bi pričakovali nikogar. In astronomi trdijo, da je to pravzaprav drugo ozračje planeta, ki je nastalo iz vulkanskih dejavnosti, potem ko je bilo v zgodnji zgodovini prvega planeta vrelo.

Slikanje v ozračju

Na splošno trenutno nimamo tehnik za ustvarjanje eksoplanetnih slik, razen če so zelo velike, zelo mlade in na precejšnji razdalji od zvezdne orbite. Kljub temu pa še vedno lahko razumemo, kaj je v njihovem okolju. Za to moramo opazovati planet, ki prečka vidno polje med Zemljo in njeno zvezdo. Med tranzitom bo majhen odstotek zvezdne svetlobe potoval skozi atmosfero planeta na poti do Zemlje in v interakciji z molekulami tam.

Te molekule puščajo podpis na spektru svetlobe, ki doseže Zemljo. To je zelo šibek podpis, saj večina zvezdnih luči nikoli ne vidi ozračja. Toda s kombiniranjem podatkov iz večdnevnega opazovanja je mogoče dobiti ta podpis, da se loči od hrupa.

To so storili znanstveniki z GJ 1132B, eksoplanetom, ki kroži okoli asteroida približno 40 svetlobnih let od Zemlje. Planet je približno velik kot Zemlja in je približno 1,5-krat večji od njegove mase. Je zelo blizu zvezde gostiteljice, polno orbito pa opravi v samo 1,6 dneh. To zadošča, da je GJ1132B kljub majhnim, zatemnjenim zvezdam izredno vroč.

Pravzaprav je tako blizu in toplo, da raziskovalci ocenjujejo, da trenutno vsako sekundo izgubi približno 10.000 kilogramov ozračja. Ker naj bi bila gostiteljska zvezda v začetku svoje zgodovine spektakularna, raziskovalci domnevajo, da je GJ 1132B morda izgubil razmeroma veliko atmosfero v prvih 100 milijonih letih svojega obstoja. Pravzaprav glede življenja na planetu raziskovalci ocenjujejo, da lahko izgubi ozračje zaradi teže trenutne mase planeta, ki se zmanjša za približno petkrat – lahko vidite, da je preostali del planeta jedro mini- Neptun.

(V teh številkah je nekaj negotovosti, ki temeljijo na tem, kako pogosto njegova zvezda oddaja visokoenergijske delce in kako močno je magnetno polje planeta. Vendar so sposobne zadržati eno atmosfero za celotnih 5 milijard planeta. Premalo za – Zgodovina leta.)

Zato so bili raziskovalci verjetno presenečeni, ko so ugotovili, da se na podlagi Hubblovih podatkov zdi, da je atmosfera planeta.

Kako priti sem

Ena od možnih razlag za to je, da se planet tvori na hladnejši razdalji od zvezde in se nato seli navznoter. Toda to pomeni, da smo GJ 1132B ujeli v razmeroma ozkem časovnem oknu: medtem je zvezda dovolj blizu, da izgubi ozračje, prej pa je bilo ozračje v vesolju ogreto. Bolje je, da je planet nastal blizu mesta, kjer je bil, in ustvaril drugo ozračje, potem ko je bilo prvo izgubljeno.

Na srečo so podatki, ki jih je posredoval Hubble, lahko nakazali okolje. Podpisi, ki jih na zvezdni svetlobi puščajo molekule, prisotne v ozračju, dajejo nekaj pojma, kakšne bi lahko bile. Ti signali so zapleteni – saj obstaja veliko molekul, ki imajo podpise, ki se v nekaterih delih spektra delno prekrivajo, v drugih pa ne, in so še večja zapletenost. Vendar je mogoče videti signal iz atmosfere planeta in prepoznati kombinacijo molekul, ki so združljive s tem signalom.

Raziskovalci so ugotovili, da je v ozračju verjetno nekaj aerosolov. In njegova sestava pravzaprav ne bi presenetila na nobenem drugem planetu: večinoma metan, etan, vodik in vodikov cianid. Ampak ne pozabite, ves razlog, zakaj je to ozračje zanimivo, je ta, da bi planet moral izgubiti ozračje že v svoji zgodovini – in z njim je moral izginiti ves vodik.

Magma

Vendar raziskovalna skupina predlaga možno rešitev tega koncepta. Na začetku zgodovine planeta mora imeti tako atmosfero, bogato z vodikom, kot površino, ki je bila ocean magme. Nedavne študije kažejo, da bi lahko v magmi shranili veliko količino vodika in se, ko se je planet ohladil, ujel pod skorjo.

Toda potencialno ne ostane za vedno. Astronomi predlagajo, da mora biti planet v svojem delu vroč zaradi velike količine sevanja, ki se pobere od najbližje zvezde, pa tudi zaradi plimovanja, ki ga gravitacija zvezde zapusti v skorji. To bi moralo biti dovolj, da je skorja tanka in prožna, kar omogoča obsežne vulkane. Predlagajo torej, da je trenutno okolje mogoče oblikovati in znova ustvariti z vulkanskimi dejavnostmi, kar je značilna sestava z magmo, ki vsebuje vodik.

Očitno to ne bo najpreprosteje potrditi, čeprav bo prihod vesoljskega teleskopa James Webb odprl nova območja spektra, da bo omogočil neodvisno preiskavo predvidene strukture ozračja. Toda najboljši pregled bo preprosto zaznal, da je tovrstno sekundarno okolje vidno na drugih eksplanetah. In glede na njegovo zanimanje za upodabljanje njegovega ozračja ga ne moremo dolgo čakati.

Arxiv. Številka povzetka: 2103,05657 je ()O ArXiv) Pripada. Objavljeno v časopisu The Astronomical Journal.