‘Ενας παράξενος πλανήτης με ατμόσφαιρα ατμών βράχων και υπερηχητικούς ανέμους

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν εντοπίσει έναν κόσμο λάβας τόσο δραματικό που μπορεί να έχει μια λεπτή τοπική ατμόσφαιρα από ατμούς βράχων στην περιοχή που είναι πιο κοντά στο μητρικό του αστέρα.

Αυτός ο εξωπλανήτης ονομάζεται K2-141b και ανακαλύφθηκε αρχικά το 2017. Έχει περίπου το μισό μέγεθος της Γης, αλλά με τροχιά πολύ κοντά στον αστέρα του, μια τάξη μικρότερη από την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο, και με την ίδια επιφάνειά του να βλέπει μόνιμα τον αστέρα του. Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι αυτοί οι παράγοντες σημαίνουν ότι τα δύο τρίτα της επιφάνειας του K2-141b φωτίζονται μόνιμα από τον μητρικό του αστέρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ότι όχι μόνο μέρος του εξωπλανήτη καλύπτεται από έναν ωκεανό λάβας, αλλά μερικοί από αυτούς τους βράχους μπορεί ακόμη και να εξατμιστούν και να μπούν μέσα στην ατμόσφαιρα.

Σύμφωνα με τον Nicolas Cowan, πλανητικό επιστήμονα στο Πανεπιστήμιο McGill του Καναδά και έναν από τους συγγραφείς της νέας μελέτης, «Όλοι οι βραχώδεις πλανήτες,, συμπεριλαμβανομένης και της Γης, ξεκίνησαν ως «λιωμένοι» κόσμοι, αλλά μετά ψύχθηκαν γρήγορα και στερεοποιήθηκαν. Οι πλανήτες λάβας μας δίνουν μια σπάνια ματιά σε αυτό το στάδιο της πλανητικής εξέλιξης.»

Οι επιστήμονες αναρωτιούνται και θέλουν να καταλάβουν τι είδους ατμόσφαιρα μπορεί να έχει ένας τόσο καυτός κόσμος και πώς θα μπορούσαν να τη δουν τα επίγεια αστεροσκοπεία. Το K2-141b ήταν ένας δελεαστικός στόχος επειδή μελετήθηκε τόσο από την αποστολή K2 του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler της NASA, όσο και από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Και η ατμόσφαιρά του είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, επειδή οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, που πρόκειται να εκτοξευτεί στα τέλη του 2021, θα είναι σε θέση να αναλύσει τα συστατικά των απομακρυσμένων πλανητικών ατμοσφαιρών.

Οι ερευνητές ξεκίνησαν με τα στοιχεία που έχουν βρεί οι προηγούμενες μελέτες για το K2-141b μέχρι τώρα – για παράδειγμα, ότι η πυκνότητα του πλανήτη είναι περίπου ίδια με εκείνη της Γης, οπότε ο φλοιός του μπορεί να μοντελοποιηθεί ως καθαρό πυρίτιο με μια λογικά απλοποιημένη αναπαράσταση. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες κατάλαβαν πώς θα μπορούσε να μοιάζει η επιφάνεια. Αυτή η εργασία έλαβε υπόψη επιπλοκές, όπως το γεγονός ότι ο πλανήτης είναι τόσο κοντά στον αστέρα του, ώστε περισσότερη από τη μισή επιφάνειά του πλανήτη να είναι «ηλιοφώτιση», ίσως και τα δύο τρίτα της, όπως υπολόγισαν οι ερευνητές.

Ένα τέτοιο σταθερό φως και θερμότητα σημαίνει ότι ο εξωπλανήτης  έχει πιθανότατα έναν ωκεανό μάγματος με βάθος δέκα μίλια ή χιλιόμετρα, σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας. Στη συνέχεια, οι ερευνητές μοντελοποίησαν πώς θα μοιάζει μια ατμόσφαιρα με βάση τρία πιθανά κύρια συστατικά, τα οποία είναι κοινά στις κρούστες των βραχωδών πλανητών.

Και οι τρεις περιπτώσεις μπορούν να υποστηρίξουν μια ατμόσφαιρα, όπως υπολόγισαν οι επιστήμονες, με ταχύτητες ανέμου πάνω από 1,75 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, πολύ πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου εδώ στη Γη. Στις άκρες της ατμόσφαιρας, όπου οι θερμοκρασίες πέφτουν, ο αέριος βράχος θα κρυώσει αρκετά ώστε να πέσει πίσω στην επιφάνεια ως καθίζηση, όπως υπολόγισαν οι ερευνητές. Εάν η ατμόσφαιρα κυριαρχείται από διοξείδιο του πυριτίου ή μονοξείδιο του πυριτίου, αυτή η βροχόπτωση θα πέσει κυρίως στον ωκεανό μάγματος, αλλά αν η ατμόσφαιρα είναι κυρίως νάτριο, ο πλανήτης θα φαινόταν ακόμη πιο περίεργος, με στερεό νάτριο να επιστρέφει προς τους ωκεανούς, όπως οι παγετώνες εδώ στη Γη, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Όμως όλη αυτή η μοντελοποίηση δεν ήταν απλώς για να φανταστεί κανείς πώς θα ήταν ένας πραγματικά παράξενος κόσμος, αλλά αυτή είναι η επιστήμη. Οι ερευνητές ήθελαν να συγκρίνουν τα μοντέλα τους με τις τρέχουσες και προβλεπόμενες δυνατότητες παρατήρησης τεράστιων διαστημικών τηλεσκοπίων. Εδώ, οι επιστήμονες είναι αισιόδοξοι: αποκαλούν το K2-141b ως έναν ιδιαίτερα καλό στόχο για τις παρατηρήσεις ατμοσφαιρών των εξωπλανητών.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στις 3 Νοεμβρίου στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Περισσότερα εδώ.