Żelazne chmury i deszcze klejnotów. Takiej planety nie wymyślili nawet twórcy science fiction

Kiedy astronomowie rozpoczynali poszukiwania planet krążących wokół gwiazd innych niż Słońce nie mogli spodziewać się tego, co znajdą. Już w przypadku pierwszych odkrytych egzoplanet stało się jasne, że we wszechświecie istnieje więcej typów planet niż w Układzie Słonecznym. Jednym z największych zaskoczeń było odkrycie gazowych, gorących jowiszów. Mowa tutaj o planetach gazowych o masie Jowisza i większych, które jednocześnie znajdują się bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej i okrążają je nie w ciągu dekad, a zaledwie dni.

Skąd zaskoczenie? Do tego czasu astronomowie zakładali, że na etapie ewolucji układy planetarny robiły to co Układ Słoneczny. Młoda gwiazda centralna rozwiewa otaczającą ją materię. Lżejsze pierwiastki takie jak wodór czy hel wywiewane są szybciej w dalsze rejony układu planetarnego, a cięższe zostają bliżej. W efekcie tak miałby powstać Układ Słoneczny, w którym blisko gwiazdy znajdują się planety skaliste: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars, a daleko od gwiazdy znajduje się królestwo gazowych olbrzymów takich jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Wszystko gra. Skąd więc wzięły się wokół innych gwiazd gazowe olbrzymy, które znajdują się w miejscu, w którym w ogóle nie mogłyby powstać? Wiodąca teoria mówi, że planety tego typu nie powstały tam, gdzie się znajdują, a zostały zepchnięte w otoczenie swojej gwiazdy przez interakcje grawitacyjne z innymi planetami.

Fascynacja tego typu obiektami jednak pozostała. Wszak planeta gazowa znajdująca się bliżej gwiazdy niż Merkury musi doświadczać bardzo nietypowych jak dla siebie warunków. Zazwyczaj takie planety są związane pływowo z gwiazdą (niczym Księżyc z Ziemią), przez co zawsze są zwrócone do gwiazdy jedną i tą samą stroną. Co się zatem dzieje po drugiej stronie planety? Właśnie tym zagadnieniem zajęli się badacze z MIT.

Wyobraźmy sobie taką gazową planetę, która oddalona jest od swojej gwiazdy macierzystej o zaledwie kilka milionów kilometrów. Jeżeli planeta jest zwrócona cały czas tą samą stroną do gwiazdy, to warunki na obu półkulach planety są skrajnie od siebie różne. Jeżeli jednak jest to planeta gazowa, to jedna strona planety z pewnością wpływa na klimat panujący po drugiej.

Astronomowie z MIT postanowili przyjrzeć się jednej z takich planet. Celem ich badań była egzoplaneta WASP-121b, potężna planeta o rozmiarach dwa razy większych od Jowisza. Rzeczona planeta krąży wokół gwiazdy WASP-121 oddalonej od Ziemi o jakieś 850 lat świetlnych i okrąża ją w ciągu zaledwie 30 godzin.

Obserwacje planety wskazują, że jej nocna strona jest dziesięciokrotnie ciemniejsza niż dzienna, co nie powinno dziwić. Co jednak jest szczególnie ciekawe to to, co się dzieje w atmosferze planety.

Na Ziemi cykl wody jest stosunkowo prosty, woda paruje, unosi się w wyższe warstwy atmosfery, skrapla się, tworzy chmury, a następnie w postaci opadów wraca na powierzchnię Ziemi.

Na WASP-121b jest jednak dużo ciekawiej. Na dziennej stronie planety cząsteczki wody rozrywane są na poszczególne atomy w temperaturze ponad 2700 stopni Celsjusza (w najwyższych warstwach 3300, a w najniższych dostrzegalnych 2300 stopni Celsjusza). Owe atomy zawiewane są na nocną stronę planety, gdzie panuje niższa temperatura (1500 C - najgłębsza widoczna warstwa, 1200 C - najwyższa). Tam dochodzi do ponownego łączenia wodoru i tlenu w cząsteczki wody, które następnie ponownie są zawiewane na dzienną stronę planety dzięki wiatrom wiejącym tam z prędkością nawet 1800 km/h. Krótko mówiąc, woda nie ma tam lekko.

Naukowcy wskazują na jeszcze jeden ciekawszy proces zachodzący w atmosferze WASP-121b. Po nocnej stronie planety w atmosferze tworzą się chmury żelaza i korundu. Owe chmury także przelatują na dzienną stronę, gdzie wysoka temperatura sprawia, że przechodzą w stan gazowy. Co ciekawe, między jedną fazą a drugą może dochodzić do powstawania deszczu ciekłych klejnotów, wszak z korundu zbudowane są rubiny i szafiry.

Wszystkie te fazy są jednak niezwykle dynamiczne, bowiem dzięki silnym wiatrom chmury są w stanie okrążyć całą planetę w ciągu zaledwie 20 godzin, a pamiętajmy, że mowa o planecie dwa razy większej od Jowisza.

Możecie być spokojni, egzoplaneta WASP-121b dostarczy nam w najbliższych latach jeszcze wielu innych zaskoczeń, kiedy w jej stronę skierowane zostaną zwierciadła nowych dopiero powstających teleskopów.