Планета, которая отражает три четверти света: TOI-561 b и ее силикатное небо

Ученые из Университета Ватерлоо с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб обнаружили, что раскаленная лавовая планета TOI-561 b, которую раньше считали слишком экстремальной для существования атмосферы, обладает высокоотражающей атмосферой с облаками из испаренных силикатных минералов. Исследование, опубликованное в журнале The Astronomical Journal, основано на 37-часовых наблюдениях, охвативших почти четыре полных оборота планеты вокруг своей звезды.

Эта планета находится так близко к своей звезде, что любой обычный мир давно бы лишился воздуха под воздействием нещадного излучения. Поверхность TOI-561 b представляет собой океан расплавленной породы, а год на ней длится считанные часы. Когда астрономы впервые заглянули на ее дневную сторону, они ожидали увидеть голую скалу, раскаленную до предела. Однако измерения показали нечто странное: дневная сторона оказалась заметно холоднее, чем должны быть самые горячие скалистые миры. Такое противоречие стало отправной точкой для нового исследования, которое в итоге перевернуло представления об этой удивительной планете.

Команда ученых под руководством профессора Лизы Данг использовала метод фазовой кривой, при котором телескоп непрерывно следит за планетой на протяжении всей ее орбиты, фиксируя, как меняется яркость и тепловое излучение. Такой подход позволил впервые увидеть ночную сторону TOI-561 b, которая всегда обращена от звезды. Выяснилось, что и ночная сторона недостаточно теплая, чтобы объяснить недостачу энергии на дневной. Значит, планета не просто переносит тепло с одной стороны на другую, а отражает значительную часть звездного света обратно в космос. По оценкам ученых, TOI-561 b отражает примерно три четверти падающего на нее излучения, что делает ее такой же светлой, как Венера.

Чтобы понять, что именно может так эффективно отражать свет, исследователи сравнили наблюдения с компьютерными моделями климата планеты. Модели показали, что на дневной стороне, ближе к границе между освещенной и теневой областями, могут формироваться облака из силикатных минералов, таких как диоксид кремния и силикат магния. Эти соединения знакомы нам по кварцу и обычному песку, но в условиях раскаленной лавовой планеты они испаряются, а затем конденсируются в атмосфере, образуя плотный отражающий слой. Такие облака работают как своеобразный солнцезащитный крем: они отражают звездный свет и не дают планете перегреваться, помогая ей сохранять атмосферу, которая иначе была бы безвозвратно потеряна.

Открытие подтверждает более ранние данные о том, что TOI-561 b обладает плотной атмосферой, которая, вероятно, постоянно пополняется газами, выделяющимися из расплавленных недр планеты. Поверхность мира представляет собой гигантский вулкан, извергающий летучие вещества, которые поддерживают воздушную оболочку на протяжении миллиардов лет. Однако точный состав этой атмосферы пока остается загадкой.

Ученые предполагают два основных варианта: либо это плотный слой углекислого газа, как у гораздо менее горячей Венеры, либо атмосфера богата диоксидом серы, который в Солнечной системе в изобилии выбрасывает вулканический спутник Юпитера Ио. Следующий шаг команды — наблюдения в более длинных волнах с помощью того же телескопа Джеймс Уэбб, которые помогут определить, на что больше похожа TOI-561 b: на раскаленную Венеру или на экстремальную версию Ио, и объяснить, как такая горячая планета сумела сохранить свою атмосферу на протяжении миллиардов лет.

В итоге исследование показало, что TOI-561 b — это не просто обугленная скала, а мир с глобальной отражающей атмосферой, где облака из испаренных горных пород защищают планету от уничтожающего излучения звезды. Открытие подчеркивает, насколько разнообразными могут быть условия на планетах за пределами Солнечной системы, и дает ключ к пониманию того, как даже самые экстремальные миры способны удерживать воздушную оболочку благодаря постоянному обмену веществами между атмосферой и расплавленными недрами.