Гипотетическая атмосфера суперземли GJ 1214b: паровая ли она или газовая?

В декабре 2009 года астрономы объявили о находке планеты GJ 1214b — суперземли, которая, по предположениям, обладает плотной атмосферой. Недавние исследования, проведённые командой под руководством Джейкоба Бина, впервые позволили получить данные о составе атмосферы этого мира. Однако результаты вызвали больше вопросов, чем дали ответов, оставляя загадку о природе её газов.

Что такое суперземля?

Суперземля — это планета, размеры и масса которой в три раза превышают земные. GJ 1214b в два с половиной раза больше Земли и в шесть с половиной раз тяжелее. Обычно такие планеты предполагается иметь твердый состав — смесь камней и льда — в отличие от газовых гигантов, подобных Юпитеру, которых обнаружили у далеких звезд.

Варианты атмосферного состава GJ 1214b

Астрономы предложили три возможных сценария для атмосферы GJ 1214b:

• Толстый слой пара, вызванный нагревом со стороны звезды — гипотеза, которая окрестилась названием «водяной мир», хотя температура здесь слишком высока для существования океана.
• Маленький Нептун с каменным ядром, окруженным льдами и атмосферой из водорода с гелием.
• Уникальный для нашей солнечной системы тип — крупная каменная планета с насыщенной газами «пузырчатой» атмосферой, главным образом из водорода, недавно выделенного вулканами.

Как учёные изучают атмосферу?

Для анализа атмосферы команда наблюдала за GJ 1214b во время его прохождения перед звездой. В этот момент свет звезды фильтруется через атмосферу планеты, и газовые компоненты поглощают специфические длины волн, оставляя «отпечатки» — химические подписи, которые можно зафиксировать на Земле. Такие методы уже помогли выявить присутствие водорода и натрия в атмосферах других экзопланет.

Что показывают текущие данные?

Изучение спектра GJ 1214b в диапазоне близкого инфракрасного излучения выявило отсутствие ярких спектральных признаков, характерных для чистых газов. Это говорит о том, что атмосферу не может быть полностью прозрачной и состоящей только из водорода. Вариантом является либо плотный слой облаков, либо густой пар, что подтверждает гипотезу о плотной, насыщенной водяным паром атмосфере.

Что дальше?

Учёные предполагают, что атмосфера GJ 1214b должна быть очень плотной, примерно на одну пятую её объема приходится водяной пар. В ходе наблюдений с помощью наземного телескопа в Чили в диапазоне 780–1000 нанометров исследовалась атмосфера в ближнем инфракрасном спектре. В перспективе дальнейшие исследования в более дальних диапазонах инфракрасного излучения помогут окончательно понять, паровая ли это атмосфера или газовая.

По словам Джейкоба Бина, в ближайшие годы мы получим окончательные ответы о природе этой загадочной планеты. Статья с результатами исследований скоро появится в научном журнале, а команда продолжает работать над раскрытием её истинной сущности.