Скорость вращения может решить, станет ли планета новой Венерой или второй Землей

Группа астрофизиков под руководством Стивена Кейна из Калифорнийского университета в Риверсайде предупредила о систематической ошибке при определении скорости вращения далеких планет. Исследователи показали, что атмосферные ветры могут в десятки раз искажать истинные показатели, как это происходит на Венере. Две связанные статьи приняты к публикации в «Астрономическом журнале» и уже вышли в журнале Publications of the Astronomical Society of the Pacific; в них также прогнозируется, что миссия Европейского космического агентства PLATO (запуск в 2027 году) обнаружит сотни новых миров, похожих на Венеру, что позволит впервые провести масштабное сравнение и приблизиться к разгадке, почему одни планеты задыхаются в собственной раскаленной атмосфере, а другим удается сохранить мягкий климат, пригодный для зарождения жизни.

Когда астрономы смотрят на планеты за пределами Солнечной системы, они не видят их поверхность, а только мерцание звезды, блеск атмосферы или тень, проходящую по диску звезды. Но чтобы понять климат такого мира, нужно знать, с какой скоростью он вращается вокруг своей оси. От этого зависит, как тепло от звезды растекается по планете, как формируются ветры, течения и даже само существование жидкой воды. Однако измерить это вращение напрямую почти невозможно, и ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде говорят: есть риск принять за оборот планеты стремительный бег ее облаков и промахнуться в оценках в десятки раз.

Классический пример это наша соседка Венера. Она совершает полный оборот вокруг своей оси за 243 земных дня, то есть ее сутки длиннее ее года. Но если смотреть только на верхний слой атмосферы, можно увидеть, как мощные ветры облетают планету всего за четверо суток. Неопытный наблюдатель решил бы, что Венера вращается почти в 60 раз быстрее, чем на самом деле. Именно эту ловушку, по словам Стивена Кейна, ведущего автора работы, ученые рискуют повторить при изучении экзопланет. Вместо твердого ядра они видят лишь газовую оболочку, а значит, ошибочно приписывают планете вращение, которого у нее нет.

Но выход есть. Исследователи предлагают вести наблюдения сразу в нескольких диапазонах, в том числе в инфракрасном, так как это позволяет заглянуть глубже, под верхние слои облаков. На Венере ветры ослабевают ближе к поверхности, и если сопоставить данные с разных высот, можно построить модель изменения ветра и уже с ее помощью вычислить истинную скорость вращения самой планеты. Пока это сложно, но в ближайшие годы задача станет намного актуальнее.

В отдельной работе, опубликованной в издании Тихоокеанского астрономического общества, те же исследователи вместе с аспиранткой Эммой Майлз делают смелый прогноз: космический телескоп PLATO, старт которого намечен на март 2027 года, откроет сотни планет, похожих на Венеру. В отличие от предыдущих охотников за планетами, PLATO будет подолгу вглядываться в одни и те же участки неба, поэтому сможет заметить миры с длинными орбитами. А главное, большинство найденных планет окажутся у ярких звезд, что позволит затем изучать их атмосферу с помощью мощных обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймс Уэбб.

Такой большой статистический материал даст шанс сравнить десятки «сестер Венеры» между собой и с нашей планетой. Ученые смогут проверить, действительно ли медленное вращение толкает мир в парниковый ад, или же причина в чем-то другом. Если у большинства таких экзопланет окажется похожая низкая скорость вращения, гипотеза о связи вращения и климатической катастрофы получит весомое подтверждение. Если же скорости будут разбросаны, тогда придется искать иные факторы, например, состав атмосферы или расстояние до звезды.

Кроме того, возраст звезды-хозяина, который сможет определить PLATO, поможет понять, на каком этапе эволюции находится каждая экзо-Венера. Это важно для границ обитаемости: ведь Земля с ее 24-часовыми сутками эффективно перераспределяет солнечную энергию, а замедление или ускорение вращения могло бы разрушить этот баланс. Зная точное вращение потенциально пригодных для жизни планет, астрономы смогут гораздо увереннее говорить о том, есть ли там шансы на стабильный климат.

Главный итог исследований таков: вращение планеты это не второстепенная деталь, а ключевой параметр, определяющий ее судьбу, и ученые теперь предупреждены о главной ошибке в его измерении. Предстоящая миссия PLATO, по расчетам группы Кейна, даст беспрецедентное число «венероподобных» миров, что позволит наконец отделить атмосферные иллюзии от истинного вращения и, сравнивая эти миры между собой, приблизиться к ответу на один из самых интригующих вопросов планетологии: почему две похожие по размеру планеты, Земля и Венера, пошли по столь разным путям, и что именно заставляет планету превращаться в раскаленную пустыню с кислотными облаками.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях