Океан лавы не губит атмосферу планеты, а спасает её. И вот как

Мы привыкли считать, что жаркая звезда рядом с планетой не оставит ей шансов: свет и излучение срывают воздух, и остаётся голый обожжённый камень. Суперземля TOI-561 b подходила под эту схему идеально — она мчится вокруг своей звезды так близко, что её поверхность плавится. Но телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил у неё то, чего там быть не должно: плотную атмосферу, которая ещё и охлаждает планету. Объяснение отсылает к одной из самых глубоких идей науки — и заставляет посмотреть на лаву совсем иначе.

Здесь год короче рабочего дня

TOI-561 b находится примерно в 280 световых годах от нас. Она крупнее Земли: радиус примерно в 1,4 раза больше, масса — вдвое. На этом родство заканчивается. Планета расположена примерно в 100 раз ближе к своей звезде, чем мы к Солнцу, и делает полный оборот за 10,6 часа.

Скорее всего, она всегда повёрнута к светилу одной стороной. На одном полушарии вечный полдень, на другом — вечная ночь. При таком нагреве камень не выдерживает, и учёные предполагают, что поверхность покрыта океаном магмы: вместо волн воды здесь колышется жидкая порода.

Для такого мира прогноз казался очевидным. Атмосфера должна была давно улететь в космос. Проверить это взялся «Уэбб» — и цифры не сошлись.

Дневная сторона оказалась на 900 градусов холоднее

Если бы над лавой не было ничего, дневное полушарие разогрелось бы примерно до 2700 °C. Инфракрасное свечение говорило о другом: около 1800 °C. Почти девятьсот градусов куда-то исчезли.

Первая догадка была простой: атмосфера переносит жар на ночную сторону, как ветер разносит тепло от печки по дому. Чтобы это проверить, телескоп наблюдал за планетой больше 37 часов — почти четыре местных года подряд. Тёмное полушарие оказалось недостаточно тёплым, чтобы вместить пропавшее тепло. Тогда астрономы сравнили наблюдения с тремя моделями: голая скала, тонкая дымка из паров камня и плотная оболочка, богатая летучими веществами. Все семь точек данных легли на третий вариант.

Значит, атмосфера есть, и она толстая. Но если тепло не уходит на ночную сторону, то куда?

Планету прикрывают облака из камня

Ответ, похоже, в том, что значительная часть жара до поверхности просто не доходит. TOI-561 b отражает обратно в космос около 75% падающего света. Примерно так же светится Венера, а Земля возвращает лишь около 30%. Известна ещё более «зеркальная» планета с металлическими облаками — у неё около 80%.

Исследователи предполагают, что над лавой висят облака из силикатов — веществ, родственных песку и кварцу. Это странная картина: океан расплавленного камня, а над ним облака из того же камня, только парящего в воздухе. Они отбрасывают свет раньше, чем он успеет раскалить поверхность. Солнцезащитный крем здесь не мажут на кожу — его развешивают над головой.

Облака объясняют, почему планета прохладнее. Но не объясняют главного: как воздух вообще дожил до наших дней.

Устойчивость рождается из непрерывного движения

Звезде TOI-561 около 10 миллиардов лет, она примерно вдвое старше Солнца. За такой срок излучение должно было выдуть из планеты почти все газы. Возможная разгадка в том, что океан магмы работает как гигантский вулкан и постоянно выбрасывает новые порции газа взамен потерянных.

Здесь и появляется великая идея — динамическое равновесие. Она утверждает: состояние, которое выглядит неизменным, может держаться на двух встречных потоках, которые уравновешивают друг друга. Уровень воды в ванне стоит на месте, если кран наливает столько же, сколько уходит в слив. Это неочевидно, потому что глаз видит покой и делает вывод, что ничего не происходит. Химики XIX века поняли, что многие реакции идут одновременно в обе стороны, а постоянство смеси — это ничья, а не остановка. Тот же принцип описывает температуру живого тела, состав земного воздуха и климат планет.

Отсюда следует смелый вывод: атмосфера не обязана быть запасом, который однажды кончится. Она может быть потоком. И тогда лава превращается из приговора в насос, который миллиарды лет поддерживает газовую оболочку. Что именно он качает — пока загадка.

Читайте также: Заглушённый центр речи спасает себя сам. Но главное делают соседи

Что пока остаётся предположением

Состав атмосферы неизвестен. Расчёты допускают углекислый газ, как на Венере, или диоксид серы, как на вулканическом спутнике Юпитера Ио. Сами облака «Уэбб» не сфотографировал: версия с силикатами лучше всего согласуется с наблюдениями и моделями, но доказанным фактом пока не стала. Все красивые изображения планеты — работа художников, телескоп видел лишь изменения света и тепла на разных участках орбиты.

Жизни там нет и быть не может: даже под облачным щитом температура держится на тысячах градусов. Следующие наблюдения должны уточнить состав воздуха и проверить, умеют ли другие раскалённые каменные миры так же долго хранить свои атмосферы.

Представьте костёр, который не гаснет миллиарды лет не потому, что дрова вечны, а потому, что кто-то всё время подкладывает новые. TOI-561 b напоминает: прочность любой системы — от планеты до организма — определяется не тем, сколько у неё запасено, а тем, успевает ли она восполнять потерянное. Больше таких историй о том, как устроен мир, — в наших статьях.

Ещё в «Высоких технологиях»

Без жизни Земля сохранила бы океаны и тепло. Изменился бы только воздухРак сбивается со счёта при сборке белков. Это стало его слабым местомСтареющий мозг ещё рождает нейроны. Важно, у кого их больше

Все материалы раздела →