Zdjęcie w tle: NASA, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech)

Za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, naukowcy znaleźli dowody na to, że aktywność wulkaniczna odnawia atmosferę skalistej egzoplanety. Planeta ta, GJ 1132 b, jest zbliżona do Ziemi wielkością, gęstością i wiekiem.

GJ 1132 b zaczęła swoje życie jako gazowa planeta o promieniu kilka razy większym od ziemskiego, nieco podobna do Neptuna. Po krótkim czasie promieniowanie młodej, gorącej gwiazdy, dookoła której krąży GJ 1132 b, „zdarło” z planety całą jej pierwotną, składającą się z helu i wodoru atmosferę, pozostawiając skaliste jądro wielkości Ziemi.

Niespodzianką dla astronomów były wyniki nowych badań Teleskopu Hubble’a, które ujawniają wtórną atmosferę planety. Zastępuje ona pierwszą, wcześniej utraconą, i jest bogata w wodór, cyjanowodór, metan i amoniak. Naukowcy podejrzewają, że stopiony płaszcz magmy planety wchłonął wodór z poprzedniej atmosfery i teraz go uwalnia, tworząc kolejną. Gaz wciąż ucieka w przestrzeń, ale jest nieustannie uzupełniany wodorem z magmowego płaszcza.

“Druga atmosfera pochodzi z powierzchni i wnętrza planety, jest więc oknem na geologię innego świata”, wyjaśnił jeden z członków zajmującego się GJ 1132 b zespołu, Paul Rimmer z University of Cambridge. “To odkrycie wielkiej wagi, ale potrzeba jeszcze dużo pracy, żeby z niego skorzystać”.

“Początkowo sądziliśmy, że planety podobne do tej będą nudne, ponieważ straciły swoją atmosferę”, powiedziała Raissa Estrela, z Jet Propulsion Laboratory z Kalifornijskiego Uniwersytetu Technicznego w Pasadenie w Kaliforni, USA. “Jednak kiedy spojrzeliśmy na zdjęcia Teleskopu Hubble’a, zdaliśmy sobie sprawę, że tam jednak jest atmosfera.”

“Jak wiele planet podobnych do Ziemi wcale jako takie nie zaczyna? Niektóre mogą na początku być planetami gazowymi i dopiero gdy ich atmosfera wyparuje, zmieniają się w skaliste. Ten proces przebiega, gdy planeta jest jeszcze młoda, a jej gwiazda gorąca”, powiedział prowadzący zespół Mark Swain z Jet Propulsion Laboratory. “Później gwiazda stygnie, a planeta wciąż tam jest. W ciągu pierwszych 100 milionów lat gwiazda „wygotuje” atmosferę planety, a potem wszystko się uspokaja – jeśli wtedy da się odtworzyć zniszczoną atmosferę, być może uda się ją zatrzymać.”

Na fotografii przedstawiony jest region dookoła gwiazdy macierzystej GJ 1132 b.

Pod pewnymi względami GJ 1132 b jest podobna do Ziemi, ale w innych aspektach skrajnie się od siebie różnią. Mają podobną gęstość, rozmiary i są w podobnym wieku – około 4,5 miliarda lat. Ich atmosfery składały się na początku głównie z wodoru i obie planety były gorące i z czasem ostygły. Praca zespołu sugeruje nawet, że ciśnienie atmosfery na ich powierzchniach jest takie samo.

Jednak historie powstawania obu planet bardzo się od siebie różnią. Nie podejrzewa się, żeby Ziemia była jądrem pozostałym po planecie gazowej. Inne są też ich orbity – GJ 1132 b jest tak blisko swojej macierzystej gwiazdy, że okrąża ją raz na półtora dnia. Dlatego planeta cały czas jest zwrócona do gwiazdy tą samą stroną – tak jak Księżyc jest zawsze zwrócony tą samą stroną ku Ziemi.

“Pytanie brzmi: co sprawia, że płaszcz planety wciąż jest wystarczająco gorący, żeby pozostać w płynnej formie i bezustannie napędzać aktywność wulkaniczną?” powiedział Swain. “Ten system jest wyjątkowy, ponieważ umożliwia ogrzewanie pływowe.”

Ogrzewanie pływowe to dość specyficzny proces. Polega na nieustannym rozciąganiu i ściskaniu planety przez grawitację gwiazdy, wokół której krąży, i innego jej satelity. Ów ruch wywołuje tarcie, nagrzewając płaszcz GJ 1132 b, który w związku z tym cały czas pozostaje płynny. Proces ten zachodzi również w naszym Układzie Słonecznym – podlega mu jeden z księżyców Jowisza, Io, którego powierzchnia pokryta jest bezustannie aktywnymi wulkanami.

Zespół uważa, że skorupa GJ 1132 b jest bardzo cienka, ma zaledwie kilkaset metrów grubości. To o wiele za mało, żeby utrzymało się na niej cokolwiek przypominającego góry wulkaniczne, jakie znamy z Ziemi. Możliwe, że cały teren jest popękany na skutek pływów – jak skorupka jajka – a wodór i inne gazy wydobywają się przez te pęknięcia.

“Jeśli atmosfera jest cienka – to znaczy, jeśli ciśnienie powierzchniowe jest podobne do ziemskiego – to może oznaczać, że w zakresie fal podczerwonych będzie można zobaczyć tę powierzchnię. Patrząc przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, astronomowie prawdopodobnie zobaczyliby nie widmo atmosfery, a raczej widmo samej powierzchni”, wyjaśnił Swain. “Jeśli występują tam zbiorniki magmy albo wulkanizm, te obszary będą gorętsze. Naukowcy będą mogli patrzeć bezpośrednio na aktywność geologiczną planety – a to ekscytujące!”

Autor

Matylda Kołomyjec