Цивилизация
Астрономы впервые с помощью наземного телескопа провели прямые измерения параметров атмосферы «суперземли» — похожей на Землю планеты за пределами Солнечной системы — и пришли к выводу, что ее газовая оболочка либо состоит в основном из водяного пара, либо содержит большое количество плотных непрозрачных облаков.
Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature, Джейкоб Бин (Jacob Bean) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (США) и его коллеги проводили спектроскопические измерения экзопланеты GJ 1214b с помощью одного из приборов телескопа VLT Европейской южной обсерватории в Чили.
Планета GJ 1214b была обнаружена в декабре 2009 года в 40 световых годах от Земли в созвездии Змееносца. Ее удалось «поймать» благодаря тому, что она с точки зрения земного наблюдателя регулярно проходит перед диском звезды. Фиксируя малые изменения яркости материнской звезды, ученые смогли не только обнаружить планету, но и определить ее массу (примерно в 6,5 больше земной) и радиус (в 2,63 раза больше земного). Это ставит GJ 1214b на второе место после самых малых известных суперземель — CoRoT-7b и Kepler-9d.
Бин и его коллеги отмечают, что в отличие от планет-газовых гигантов особенности «устройства» супер-земель (к которым относят планеты от двух до десяти раз тяжелее нашей) нельзя однозначно вывести исходя только из их массы и размера.
«Прежние исследования показали, что GJ 1214b должна обладать мощной атмосферой, поскольку ее плотность слишком мала для небесного тела, состоящего только из твердого вещества. Однако состав этой атмосферы не может быть установлен исходя только из радиуса и массы планеты», — пишут ученые.
Они приводят три возможных варианта устройства атмосферы такой планеты. Первый из них планета с водородной атмосферой, представляющая собой уменьшенную копию Нептуна или Урана. Второй вариант — «водный мир», планета с большой долей водяного пара в атмосфере (хотя из-за высокой температуры на такой планете может вообще не быть жидкой воды). Еще одна возможная модель — планета с большим количеством плотных облаков или аэрозолей в атмосфере.
Чтобы выяснить, как именно устроена атмосфера планеты, авторы исследования с апреля по июнь 2010 года проводили спектрометрические измерения системы GJ 1214 с помощью одного из приборов телескопа VLT Европейской южной обсерватории в Чили. Они анализировали, как меняется спектр звезды при прохождении планеты перед ее диском, поскольку часть звездного излучения проходит через атмосферу планеты и несет с собой информацию о ее свойствах.
Как правило, в таких случаях ученые фиксируют в спектре линии поглощения, когда те или иные молекулы «вырезают» из спектра излучение определенной длины волны. Так ранее удавалось обнаружить присутствие метана и углекислого газа в атмосферах некоторых внесолнечных газовых гигантов. Однако в этом случае спектр оказался гладким, и напрямую определить химический состав атмосферы было невозможно. Линии поглощения не оставляет водород, однако если бы атмосфера GJ 1214b состояла бы в основном из легкого водорода, она имела бы значительно большую толщину. В этом случае кривая изменения блеска звезды во время прохождения планеты была бы намного более пологой, чем наблюдалось на самом деле.
Таким образом, ученым осталось два других возможных объяснения - атмосфера этой суперземли состоит из более тяжелых молекул, чем водород, она очень «плотно» прилегает к планете, и поэтому нам просто не хватает света, чтобы увидеть в нем линии поглощения. Наиболее распространенным во Вселенной веществом тяжелее водорода является вода.
Другой возможный вариант — атмосфера с плотными облаками, которые «проглатывают» свет целиком, не давая ему донести до Земли линии поглощения. Ученые проанализировали несколько возможных вариантов состава этих облаков, в частности, в них могут присутствовать соли соляной кислоты.
«Необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить эту проблему», — констатируют авторы.
