Atmosfera egzoplanety pomaga odkryć tajemnice jej powierzchni

Gdy astronomowie zaczęli gromadzić dane na temat egzoplanet, poznali ich wygląd i ewolucję. A atmosfera każdej z nich pomaga zbadać, to jak wygląda powierzchnia tych globów i lepiej poznać ich tajemnice.

Grube atmosfery egzoplanet są najłatwiejsze do zbadania, ale mogą też ukrywać powierzchnię planety przed wzrokiem obserwatorów. Światy podobne do Wenus mają tak gęstą atmosferę, że niemożliwe jest dostrzeżenie wyglądu terenu planety. Astronomowie byli przekonani, że im bardziej prawdopodobne jest, że zrozumieją atmosferę planety, tym mniej prawdopodobne jest, że zrozumieją jej powierzchnię. Ale to może się zmienić dzięki nowemu badaniu opublikowanemu w Monthly Notices of the Royal Astrophysical Society.

Skaliste światy posiadają aktywną wymianę chemiczną między swoimi powierzchniami i atmosferami. Na Ziemi cykle deszczu i parowania, sezony wzrostu i zbiorów oraz aktywność wulkaniczna zmieniają skład atmosfery. Ta wymiana zachodzi w długiej skali czasowej, więc powierzchnia Ziemi i atmosfera nigdy nie są w stanie wzajemnej równowagi. Na Wenus, z jej grubszą atmosferą i suchą powierzchnią, skala czasowa wymiany jest krótsza, ale wciąż nie wystarczająco szybka, aby osiągnąć równowagę.

W najnowszym badaniu autorzy dowodzą, że w przypadku ciepłych światów podobnych do Wenus o szczególnie gęstej atmosferze można osiągnąć równowagę chemiczną między powierzchnią a powietrzem. Takie światy można znaleźć na orbitach małych gwiazd, więc dobrze nadają się do badań atmosfery.

Aby przedstawić takie działanie, zespół symulował interakcje chemiczne na styku atmosfery i skalistej powierzchni. Wykazały one, że równowaga chemiczna dla prostych cząsteczek, takich jak dwutlenek węgla w atmosferze Wenus, może być wykorzystana do badania składu jej powierzchni, a w zależności od temperatury powierzchni, egzoplanety podobne do Wenus mogą wykazywać silne interakcje dla bardziej złożonych cząsteczek.

W odpowiednich okolicznościach, małe skaliste światy blisko orbitujące wokół swojej ciepłej gwiazdy są doskonałymi kandydatami do tego rodzaju badań. To, czego naukowcy dowiedzą się o ich atmosferach, może otworzyć okno na skład ich powierzchni, a nawet ich aktywność geologiczną. Będą mogli nawet określić, czy pewne minerały są obecne lub nieobecne na powierzchni egzoplanety, bez bezpośredniego przyglądania się jej powierzchni.

Tego rodzaju informacje mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia sposobu formowania się planet pozasłonecznych. Poprzednie badania wykazały już, że ziemski Układ Słoneczny jest dość nietypowy, a układ słoneczny wolny od dużych planet w jego wewnętrzu jest rzadkością. Rozumiejąc ewolucję i skład planet wewnętrznych innych gwiazd, naukowcy dowiedzą się, dlaczego nasz Układ Słoneczny jest niezwykły, a może nawet może uda się rozwiązać tajemnicę – czy życie takie jak nasze jest powszechne czy rzadkie we wszechświecie.

Emil Gołoś