Zdjęcie w tle:ESO/L. Calçada

Ludzie odkryli już tysiące planet spoza Układu Słonecznego, o przeróżnych parametrach. Jednym z typów egzoplanet są tzw. gorące jowisze – planety o masie zbliżonej do naszego Jowisza, o temperaturze sięgającej ponad 1600 stopni Celsjusza przez ich bliskość do gwiazdy centralnej. W takiej temperaturze większość metali, w tym nawet tytan, występuje w formie gazu. Ich atmosfery są najgorętsze spośród wszystkich dotychczas zaobserwowanych egzoplanet.

W opublikowanych ostatnio badaniach naukowcy przy pomocy danych z teleskopu Hubble’a przyjrzeli się bliżej zjawiskom atmosferycznym na tych ekstremalnie gorących planetach. Na jednej z nich możemy znaleźć skały w formie gazowej, inna otrzymuje tak duże dawki promieniowania UV, że temperatura jej atmosfery jest największa w górnych warstwach atmosfery.

Powodem tych badań nie jest tylko szukanie ciekawych atmosfer egzoplanet. Dzięki badaniu ich ekstremalnych warunków pogodowych naukowcy są w stanie zgłębić różnorodność, złożoność i składy chemiczne tych odległych światów.

Według jednego z autorów badań, Davida Singa, nadal nie rozumiemy, jak działa pogoda na planetach innych od naszej. Na Ziemi możemy przewidywać pogodę dzięki wieloletnim pomiarom i obserwacjom. Na planetach innych od naszej nie jesteśmy w stanie jej przewidzieć, ponieważ nie wiemy, jak różne pierwiastki i związki chemiczne reagują ze sobą w ekstremalnych warunkach. Nawet jeśli wiemy, co teoretycznie powinno się wydarzyć dzięki podstawom fizyki i chemii, nie mamy pojęcia, co się stanie w tak wysokich temperaturach.

W ostatnio opublikowanych badaniach naukowcy opisują egzoplanetę WASP-178b znajdującą się 1300 lat świetlnych od Ziemi. Na stronie dziennej niebo jest bezchmurne, a atmosfera bogata w tlenek krzemu w formie gazowej. Ponieważ planeta jest stale zwrócona ku gwieździe centralnej, na jej nocnej stronie wieją wiatry o prędkości ponad 3000 km/h. Po ciemnej stronie temperatury spadają na tyle, że tlenek krzemu zmienia swoją postać na ciekłą i spada w formie deszczu w głębsze warstwy atmosfery. Temperatura między stroną dzienną i nocną jest tak wysoka, że tlenek wraca do formy gazowej.

Inne badania skupiły się na planecie KELT-20b, znajdującej się około 400 lat świetlnych od nas. W atmosferze tej planety powstaje warstwa podobna do ziemskiej stratosfery, spowodowana potężnym promieniowaniem ultrafioletowym gwiazdy centralnej. Przed tymi badaniami naukowcy mogli tylko teoretyzować o wpływie gwiazdy centralnej na atmosferę okrążających ją w bardzo małej odległości planet.

Planeta KELT-20b i jej gwiazda centralna, KELT-20.

Na Ziemi światło UV jest absorbowane przez znajdujący się w atmosferze ozon, co podwyższa jej temperaturę w warstwie od 10 do 50 km nad powierzchnią Ziemi. Najwyższą temperaturę, 0 stopni Celsjusza, ma powietrze w najwyższej części tej warstwy. Zjawisko to nazywamy inwersją temperatury.  Podobnie  dzieje się na planecie KELT-20b: promieniowanie ultrafioletowe ogrzewa metale zawarte w atmosferze, co powoduje inwersję termiczną.

Dowody na jej istnienie zawdzięczamy odkryciu przez teleskop Hubble’a wody, a także wykryciu przez teleskop Spitzera tlenku węgla. Związki te znajdują się pod przezroczystą i ekstremalnie rozgrzaną górną warstwą atmosfery stworzonej dzięki inwersji temperatur. To zjawisko odróżnia KELT-20b od innych gorących jowiszów. Obserwacje tej planety są dowodem, że gwiazdy centralne mają wpływ na planety okrążające je.

Pomimo że gorące jowisze nie będą nigdy przez nas skolonizowane, badania tego typu pozwolą ludzkości lepiej zrozumieć atmosfery potencjalnych przyszłych kolonii pozaziemskich. Według naukowców, zrozumienie zjawisk atmosferycznych na gorących jowiszach jest kluczem do zbadania atmosfer planet skalistych, o znacznie słabszych spektrach. Dzięki danym o tak ekstremalnych warunkach badacze mogą lepiej zrozumieć, które dane opisują parametry takie, jak powstawanie chmur czy struktura atmosfery.

 

Autor

Małgorzata Jędruszek