Odmgławili obcą atmosferę. Tak wygląda dzień na odpowiedniku Jowisza
Kosmos nie ma już przed nami tajemnic? Astronomowie po raz pierwszy odczytali czystą atmosferę gorącego Jowisza, pokazując tym samym niewyobrażalnie precyzyjne dane.
Na odległej egzoplanecie WASP-94A b poranek zaczyna się pod grubą warstwą mineralnych chmur, a wieczorem niebo robi się niemal czyste. To wynik obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Astronomowie po raz pierwszy tak wyraźnie zobaczyli, jak na gorącym Jowiszu powstają chmury, przesuwają się po niebie i znikają pod wpływem ekstremalnego żaru, który zmienia atmosferę planety w coś na kształt gigantycznego pieca z pogodą.
Obca planeta z ciekawym porankiem i wieczorem
WASP-94A b należy do klasy planet nazywanych gorącymi Jowiszami. To gazowe olbrzymy podobne rozmiarami do Jowisza, ale krążące znacznie bliżej swoich gwiazd. W efekcie są rozgrzewane do temperatur, przy których znane nam ziemskie skojarzenia z pogodą po prostu nie pasują.
Na takich światach nie ma spokojnych poranków, deszczu ani chmur wodnych znanych z Ziemi. Są za to potężne wiatry, ekstremalne różnice temperatur i atmosfera, w której mogą kondensować związki typowe raczej dla skał, niż dla ziemskiej pogody. WASP-94A b znajduje się blisko 700 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Mikroskopu, i jest jednym z najlepiej znanych przedstawicieli tej dziwnej klasy planet.
Astronomowie nie zobaczyli po prostu jednej uśrednionej atmosfery. Zespół Sagnicka Mukherjee i Davida K. Singa rozdzielił obserwacje na dwie części: poranną i wieczorną krawędź planety. Jest to możliwe, gdy planeta przechodzi przed tarczą swojej gwiazdy. Wtedy część światła gwiazdy przechodzi przez atmosferę planety, a teleskop może odczytać, jakie związki chemiczne i chmury zostawiają w nim swój ślad.
W przypadku WASP-94A b poranna krawędź to miejsce, gdzie powietrze przemieszcza się z nocnej strony ku dziennej. Wieczorna krawędź to z kolei obszar, gdzie atmosfera opuszcza rozgrzaną stronę dzienną i płynie ku nocy. Na Ziemi to zwykła różnica pory dnia. Na gorącym Jowiszu oznacza to zupełnie inną chemię, temperaturę i widoczność atmosfery.
Rano chmury ze skał, wieczorem czystsze niebo
Same obserwacje pokazały bardzo mocny kontrast. Poranna strona WASP-94A b jest zasłonięta chmurami z krzemianu magnezu. To związek związany z minerałami występującymi w skałach, a nie z kroplami wody. Mówimy więc o chmurach mineralnych, które można bardzo ostrożnie porównać do pyłu skalnego unoszącego się w atmosferze.
Wieczorna strona planety prezentuje jednak całkowicie inny obraz. Atmosfera staje się tam znacząco przejrzystsza, co umożliwiło precyzyjniejszą analizę jej składu chemicznego. Ta asymetria okazała się tutaj przełomowa. Dotychczas chmury i aerozole w atmosferach egzoplanet działały jak warstwa maskująca, utrudniając rozdzielenie sygnatur gazów od zakłóceń wprowadzanych przez skondensowane cząstki. Obserwacja czystszej, wieczornej strony po raz pierwszy pozwoliła ominąć tę barierę.
Aerozole to drobne cząstki zawieszone w atmosferze. Na Ziemi mogą to być m.in. krople cieczy, pył, sadza albo sól morska. Na gorących Jowiszach ich natura jest zgoła odmienna, bo powstają w warunkach skrajnie wysokich temperatur i silnego promieniowania gwiazdy. Mogą tworzyć mgły, zasłony albo chmury, które maskują prawdziwy skład atmosfery.
Najnowsze dane sugerują, że na WASP-94A b chmury nie są po prostu zasłoną. One żyją w rytmie cyrkulacji atmosfery. Tworzą się po chłodniejszej, nocnej stronie, narastają w okolicy poranka, a potem znikają, gdy materia trafia na rozpaloną stronę dzienną.
Chmury mogą wyparowywać jak mgła, tylko znacznie ekstremalniej
Badacze rozważają tutaj dwa główne mechanizmy. Pierwszy zakłada, że potężne wiatry wynoszą chmury wysoko po chłodniejszej stronie planety, a potem wciągają je głębiej w atmosferę po stronie dziennej. W takim wariancie chmury nie znikają całkowicie. Zostają po prostu ukryte głębiej, poniżej warstwy, którą teleskop jest w stanie najłatwiej prześwietlić. Jakby ktoś opuścił kurtynę tam, gdzie nikt nie patrzy.
Drugi scenariusz jest znacznie prostszy do wyobrażenia, choć skala jest kosmicznie przesadzona. Możliwe, że chmury powstają w ciemniejszej, chłodniejszej części planety, a gdy powietrze przemieszcza się ku dziennej stronie, wpada w temperatury przekraczające 1000 st. C. W takich warunkach składniki chmur mogą po prostu odparowywać. To trochę jak ziemska poranna mgła, która znika w świetle słońca, tylko zamiast delikatnego ogrzewania mamy piekielny piec planetarny.
Przeczytaj także:
Różnica temperatur między poranną i wieczorną krawędzią planety ma być według badaczy na tyle duża, że napędza dynamiczny cykl chmur. To ma udowadniać, że egzoplanety nie są tylko kulami z jedną, uśrednioną atmosferą. Nawet gdy nie możemy ich bezpośrednio sfotografować w szczegółach, ich atmosfera może mieć regiony o zupełnie innym zachowaniu.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
