A csillagászok meglepő jelenségre bukkantak: extrém forró, csillagukhoz rendkívül közel keringő kőzetbolygók nappali oldala lényegesen hűvösebb a vártnál. Ez a hőmérséklet-különbség vastag légkör jelenlétére utal, ami ellentmond a korábbi elméleteknek. A felfedezés alapjaiban írhatja át a kőzetbolygók atmoszférájának kialakulásáról és fennmaradásáról alkotott elképzeléseket.
A friss csillagászati megfigyelések kimutatták, hogy az úgynevezett lávabolygók egy részének nappali oldala jóval alacsonyabb hőmérsékletű, mint amit a csillag közvetlen közelsége és az intenzív sugárzás indokolna. Ez a jelentős hőmérséklet-eltérés arra utal, hogy a beérkező brutális hőmennyiséget valamilyen mechanizmus eltereli. A legvalószínűbb forgatókönyv szerint magaslégköri felhőzet veri vissza a fényt az űrbe, vagy egy dinamikusan áramló, vastag atmoszféra szállítja át a hőt az éjszakai féltekére, esetleg e két folyamat együttesen működik.
A kutatók a HD 3167 b jelű exobolygót vizsgálták, amely az eddig azonosított légkörös lávabolygók közül a leghidegebbnek bizonyult. Bár a rendszer fizikai paraméterei extrém forró körülményekre utalnak, a távcsöves mérések és a visszavert fény színképelemzése mindössze 1500 Celsius-fokos felszíni hőmérsékletet mutatott. Ez mintegy 700 fokos hiányt jelent a modellhez képest, amit a kutatócsoport számításai szerint egy hőcserélőként funkcionáló, vastag atmoszféra jelenléte magyaráz a legvalószínűbben.
A csillagukhoz extrém közelségben keringő kőzetbolygók szinte kivétel nélkül kötött keringésűvé válnak a gravitációs árapályerők miatt. Ez azt jelenti, hogy mindig ugyanazt az arcukat fordítják a csillag felé, hasonlóan a Föld Holdjához. A nappali féltekén emiatt a hőmérséklet brutális magasságokba szökik, gyakran meghaladja a 800 Celsius-fokot, ahol a szilikátos kőzetek megolvadnak és lávaóceánokként folynak, míg az éjszakai oldal fagyos hidegben van.
A légkör jelenléte egy ilyen lávabolygón önmagában is fizikai rejtélynek számít. A forró felszín forró atmoszférát hoz létre, a magas hőenergia pedig óriási mozgási energiát ad a gázmolekuláknak, hogy legyőzzék a gravitációt és elszökjenek a bolygóközi térbe. Ehhez társul a csillag közvetlen, roncsoló sugárzása, ami tovább nehezíti a gázburok megtartását.
Dr. Edwin Kite, a Chicagói Egyetem professzora és a kutatás vezetője szerint a józan elmélet azt diktálja, hogy minél közelebb kering egy kőzetbolygó a csillagához, annál nehezebb bármiféle gázburkot megtartania. Éppen ezért kezdték el szisztematikusan átvizsgálni az ismert ultrahőmérsékletű kőzetbolygókat, hogy felmérjék a légkör megtartásának határait. Az eredmények azonban minden előzetes modellt felülírtak, mivel a vastag atmoszféra jelenlétét éppen a legszélsőségesebben forró planétáknál sikerült kimutatni, nem pedig a viszonylag hűvösebb világokon.
A felfedezés azt sugallja, hogy vagy létezik egy eddig ismeretlen hőmérsékleti küszöbérték, amely fölött a légkör túlélése biztosított, vagy valamilyen egyedi geológiai folyamat teszi lehetővé a gázburok megőrzését. A kutatócsoport tagja, Brandon Coy rávilágított, hogy a legnagyobb kérdés jelenleg nem csupán a gázburok létezése, hanem annak pontos kémiai összetétele.
Korábban a tudományos közösség úgy kalkulált, hogy ha ilyen pokoli hőségben létezik is légkör, az kizárólag a felszínről elpárolgott szilikátokból és kőzetgőzökből állhat. A legújabb spektroszkópiai adatok azonban arra utalnak, hogy ezek a rendszerek sokkal összetettebbek. Az atmoszférában nehezebb gázok, például szén-dioxid, szén-monoxid vagy akár vízgőz is jelen lehetnek jelentősebb koncentrációban, ami alapjaiban változtathatja meg a lávabolygókról alkotott képünket.
A The Astrophysical Journal Letters hasábjain publikált tanulmány messze túlmutat a távoli csillagrendszerek puszta katalogizálásán. Bár a Föld jóval messzebb kering a Naptól, mint ahogy a HD 3167 b a saját csillagától, a Naprendszer korai szakaszában a saját bolygónk is átment egy kísértetiesen hasonló állapoton. Amikor a bolygókeletkezés idején gigantikus aszteroidák és protoplanéták csapódtak a fiatal Földbe, a felszabaduló kinetikus energia globális magmaóceánná olvasztotta a felszínt.
A szakemberek szerint bármilyen új információ, amit ezekről az extrém exobolygókról – a lávafelszín és a felette elterülő gázréteg kölcsönhatásáról – megtudunk, közvetlenül segíti a tudósokat. Ezáltal pontosabban modellezhetik a formálódó Föld korai köpenyfejlődését, atmoszférájának kialakulását és a későbbi élhető állapot felé vezető út első lépéseit. Az ilyen felfedezések tehát kulcsfontosságúak a saját bolygónk történetének megértéséhez is.
📰 Forrás: Index — Eredeti cikk elolvasása