Nowo odkryta egzoplaneta może mieć płynną wodę, dużo wulkanów – Ars Technica

W przypadku większości egzoplanet, które odkryliśmy, znamy bardzo niewiele szczegółów. Niewiele wiemy o gwieździe, wokół której krążą, i być może znamy częściową listę innych planet w tym samym układzie. I zwykle wiemy, jak duży jest lub jak ciężki. Nie ma wiele do zrobienia.

Ale możemy wiele wywnioskować, gdy zaczniemy uwzględniać te szczegóły. Tak jest w przypadku nowo odkrytej egzoplanety krążącej wokół młodej gwiazdy około 90 lat świetlnych od Ziemi. Sama planeta ma bardzo podobny promień i masę do Ziemi, co wskazuje, że ma również skalisty skład. Na podstawie tego, co wiemy o gwieździe, prawdopodobnie zawiera ona płynną wodę. Opierając się na siłach wywieranych przez pobliskie planety, prawdopodobnie ma bardzo aktywną geologię, prawdopodobnie obejmującą wulkany.

planeta pozasłoneczna

Zewnętrzny system w gwieździe LP 791-18 został po raz pierwszy wykryty przez satelitę Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). TESS wykrył dwie planety krążące wokół LP 791-18, która jest jedną z najmłodszych — a przez to najciemniejszych — gwiazd, o których wiadomo, że posiadają planety. Najbardziej wewnętrzna planeta, LP 791-18b, jest o około 20 procent większa od Ziemi i jej okrążenie zajmuje mniej niż jeden dzień, co oznacza, że ​​znajduje się wystarczająco blisko gwiazdy, aby być bardzo gorącą. Dalej, z pięciodniową orbitą, znajduje się LP 791-18c, subneptun ponad dwukrotnie większy od Ziemi.

Ich odkrycie zaowocowało kilkoma ostatnimi obserwacjami Teleskopu Kosmicznego Spitzera przed jego wyłączeniem, oszczędzając w sumie ponad pięć dni obserwacji – wystarczyło tylko na uchwycenie dwóch tranzytów LP 791-18c, egzoplanety, gdy przechodziła ona przez linię… widzenia między swoją gwiazdą macierzystą a Ziemią. Ale te dane uchwyciły również dwa dodatkowe tranzyty, wskazujące na możliwość orbitowania innej planety między dwiema znanymi planetami.

To wystarczyło do rozpoczęcia wieloletnich, wieloteleskopowych badań, które potwierdziły istnienie LP 791-18d, której okrążenie zajmuje nieco mniej niż trzy dni. Ale wysiłek poszedł znacznie dalej, mierząc różnice w czasie planetarnego czasu tranzytu przed LP 791-18. Te różnice w czasie tranzytów są spowodowane względnymi pozycjami trzech planet, które określają, czy wytwarzają one grawitacyjne szarpnięcia, które spowalniają lub przyspieszają ich orbity.

Mierząc wystarczające różnice w czasie tranzytów, naukowcy wywnioskowali, jak silne były te holowniki grawitacyjne i wykorzystali to do oszacowania masy dwóch egzoplanet.

Szacuje się, że masa najbardziej oddalonej planety, LP 791-18c, jest około siedmiokrotnie większa od masy Ziemi. Opierając się na promieniu 2,4 razy większym niż Ziemia, jeśli planeta ma skład podobny do Ziemi, spodziewalibyśmy się, że będzie ona około 25 razy większa od masy Ziemi, co wskazywałoby, że zawiera dużo lżejszego materiału. Zespół badawczy doszedł do wniosku, że albo ma dużą atmosferę wodorowo-helową, albo mniej więcej połowa planety składa się z materiału lodowego.

A druga, najbardziej zewnętrzna planeta, nowo odkryta LP 791-18d, ma promień podobny do Ziemi (oficjalnie 1,03 razy większy od Ziemi, ze słupkami błędów uwzględniającymi promienie Ziemi). Jego masa jest nieco mniejsza, 0,9 razy większa od masy Ziemi, ale nadal jest to zgodne z głównie składem litologicznym.

Podobny i niepodobny

Jednak planeta różni się od Ziemi na kilka kluczowych sposobów. Ponieważ znajduje się tak blisko swojej gwiazdy macierzystej, prawdopodobnie będzie nieco gorętsza. Jeśli planeta pochłonie tyle światła co Ziemia, naukowcy szacują, że jej średnia temperatura wyniesie ponad 120 stopni Celsjusza. Celsjusz). Jednak dokładna temperatura będzie w dużym stopniu zależała od poziomu gazów cieplarnianych w atmosferze.

Jednak planeta znajduje się wystarczająco blisko, aby być pływowo zablokowana na swojej gwieździe macierzystej, co oznacza, że ​​jedna strona LP 791-18d jest zawsze oświetlona, ​​a druga jest zawsze ciemna. W zależności od tego, jak atmosfera rozprowadza ciepło po stronie zwróconej w stronę gwiazdy, może to pozwolić na istnienie wody w stanie ciekłym po drugiej stronie planety.

Inną dużą różnicą jest to, że planeta ma bardzo masywny sub-Neptun krążący dość blisko siebie, co uniemożliwia jej przyjęcie orbity kołowej. Powstała orbita eliptyczna oznacza, że ​​siły pływowe wywierane przez gwiazdę różnią się w zależności od tego, gdzie znajduje się ona na swojej orbicie. Siły wywierane przez subneptun również będą się różnić. W rezultacie planeta prawdopodobnie doświadczy czegoś podobnego do księżyca Jowisza Io, który jest nieustannie wyginany przez masywną planetę i inne pobliskie księżyce, tworząc wewnętrzne tarcie, które ogrzewa księżyc.

Rezultatem są wulkany. Wielu, wielu z nich. Io jest prawdopodobnie najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w Układzie Słonecznym. A bazując na składzie skały, istnieją wszelkie powody, by sądzić, że LP 791-18d również będzie niezwykle aktywny. Naukowcy szacują, że samo ogrzewanie pływowe spowodowałoby dwukrotnie większy strumień ciepła niż obecnie obserwujemy na powierzchni Ziemi.

Poza tym, że są bardzo fajne, jeśli uważasz, że wulkany są fajne (i naprawdę nie mogę zrozumieć, dlaczego nie), ma to konsekwencje dla potencjalnej atmosfery LP 791-18d. Uważa się, że planety, które zbliżają się do gwiazd karłowatych, prawdopodobnie zostały zdmuchnięte przez gwiezdne eksplozje na początku ich historii, które mogły być wystarczająco silne, aby podgrzać każdą ich atmosferę. Ale aktywność wulkaniczna powinna regularnie uwalniać tyle gazów, że może stale odnawiać atmosferę. To sprawia, że ​​LP 791-18d jest doskonałym kandydatem, jeśli interesuje nas badanie atmosfer egzoplanet.

Teleskop Webba ma już szukać atmosfery na najbardziej wewnętrznej planecie układu LP 791-18, a NASA komunikat prasowy Nowe odkrycie potwierdza, że ​​naukowcy uważają, że środkowa część zasługuje na podobną uwagę.

Przyroda, 2019. DOI: 10.1038 / s41586-023-05934-8 (o DOI).