Субнептуны — экзопланеты крупнее Земли, но меньше Нептуна — остаются одной из главных загадок современной астрономии. В нашей Солнечной системе нет аналогов этим объектам, поэтому ученые строят их модели вслепую. Долго предполагалось, что это могут быть «гикеанические» миры с глобальными водными океанами под толстым слоем водорода. Однако свежее исследование команды астрономов из Университета штата Аризона переворачивает эти представления.
Компьютерное моделирование показало, что в глубине плотных атмосфер субнептунов создаются колоссальные давления и температуры. В таких условиях минералы — от оксида алюминия и железа до силиката магния — испаряются, формируя постоянные каменные облака.
Эти каменные туманы работают как идеальное теплоизоляционное одеяло. Они намертво запечатывают внутреннее тепло, идущее от ядра планеты, не давая ему рассеиваться в космос. В результате температура на границе между атмосферой и твердой поверхностью подскакивает до невероятных 1400–2600 градусов Цельсия.
Океаны магмы вместо жидкой воды
Подобный перегрев запускает глобальное плавление. Твердая кора планеты не выдерживает термического давления и превращается в бескрайний бурлящий океан магмы. При этом парадоксальным образом верхние слои атмосферы, лишенные притока тепла изнутри, заметно остывают.
Ярким примером такого мира ученые называют экзопланету GJ 1214b, расположенную в 48 световых годах от нас. Раньше ее считали прохладным водным миром, но наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» выявили в ее атмосфере металлические пары и углекислый газ. Теперь очевидно, что ее скрытая под облаками поверхность полностью расплавлена.
Такой сценарий ставит крест на потенциальной обитаемости субнептунов. Даже если на каких-то из этих планет температура не достигает точки плавления камня, поверхность все равно остается слишком горячей для существования жидкой воды и известной нам углеродной жизни.
Искажение космических анализов
Наличие магматического океана порождает сложнейшие химические процессы. Расплавленная порода активно обменивается газами с атмосферой: магма поглощает аммиак, метан и водяной пар, одновременно насыщая воздух кислородом и оксидами кремния. Это сильно усложняет работу астрономам.
Телескоп «Джеймс Уэбб» пытается определить состав субнептунов по спектру их атмосфер. Но из-за газового обмена с магмой данные оказываются искаженными. Кроме того, внутреннее тепло удерживает нижние слои атмосферы в раздутом состоянии, не позволяя планете сжиматься на протяжении миллиардов лет.
Результаты исследования, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, заставляют пересмотреть эволюцию планетных систем. Ученым придется полностью переписать модели интерпретации данных с JWST, чтобы заглянуть сквозь раскаленные каменные облака этих загадочных экзопланет