Първо откриване на вторична атмосфера около екзопланета  

Проучване, включващо измервания от космическия телескоп Джеймс Уеб (JWST), предполага, че екзопланетата 55 Cancri e има вторична атмосфера, дегазирана от магма океан. Вместо изпарена скала, атмосферата може да е богата на CO2 и CO. Това е първият случай на откриване на вторична атмосфера около скалиста екзопланета и е важен в науката за екзопланетите, тъй като придобиването и поддържането на богата на газ атмосфера от скалиста планета е ключово до обитаемост.  

Екзопланетите (т.е. планетите извън Слънчевата система) са фокусът в търсенето на признаци за извънземен живот. Откриването и характеризирането на екзопланети в звездните системи са важни за изучаването на обитаеми планети, подобни на Земята, със среда и условия, благоприятстващи поддържането на живот.

Първите екзопланети са открити през 1990-те години на миналия век. Оттогава през последните няколко десетилетия са открити над 5000 екзопланети. Почти всички от тях са открити в нашата родна галактика Млечен път. Екзопланета във външна галактика е открита за първи път през 2021 г.

Екзопланетите със скалист терен и вторична атмосфера са от особен интерес за астрономите, защото е вероятно такива екзопланети да имат условия, подобни на земните. Вторичната атмосфера се образува от отделянето на газове от материали, задържани в топлата мантия, към повърхността на планетата. При земеподобните планети първичната атмосфера, образувана от леки газове като водород и хелий, натрупани по време на първоначалното формиране на планетата, се губи поради по-ниската повърхностна температура и скоростта на бягство на планетата.

Екзопланетата 55 Cancri e 

Екзопланетата 55 Cancri e е гореща скалиста екзопланета, разположена на 41 светлинни години от Земята в съзвездието Рак. Предимно скалиста с равновесна температура от около 2,000 K, тя обикаля около подобната на слънцето звезда 55 Cancri и е класифицирана като супер-Земя (тъй като има диаметър два пъти по-голям от този на Земята и плътност малко по-голяма). Неговият състав вероятно ще бъде подобен на скалистите планети в Слънчевата система.   

Предишни изследвания на тази екзопланета предполагат наличието на атмосфера, богата на летливи вещества. Резултатите опровергават наличието на първична атмосфера, доминирана от H2 _/ He, но не изключват възможността газовата обвивка да е изградена от изпарена скала, тъй като планетата е достатъчно гореща, за да позволи изпаряването на разтопени скали. Не може да се знае дали атмосферата на тази екзопланета е вторично образувана от отделянето на газове от материали, задържани в топлата мантия, към повърхността на планетата.

Вторичната атмосфера се развива след загубата на първични по-леки газове (главно H2 _и He) при охлаждането на планетата. Тя се образува от отделянето на газове от вътрешността към повърхността на планетата поради вулканична или тектонична активност. Например, атмосферите на Венера, Земята и Марс са вторична атмосфера. Наличието на вторична атмосфера в екзопланета предполага по-нататъшна еволюция на планета в ранен стадий към евентуална обитаемост.

JWST изследване на екзопланета 55 Cancri e 

Измерванията на спектъра на топлинната емисия на екзопланетата 55 Cancri e от инструментите на борда на космическия телескоп Джеймс Уеб (JWST) изключиха възможността атмосферата да е съставена от изпарени скали. Новите открития показват, че атмосферата е обезгазена от магмен океан и вероятно е богата на CO2 _и CO2.

Това е значително развитие в науката за екзопланетите. Това е първият път, когато се открива екзопланета със заобикаляща атмосфера, образувана от изпарени материали от вътрешността (вторична атмосфера).  

Земята, Венера и Марс в нашата слънчева система са били покрити с магмен океан в миналото с взаимодействие на атмосфера, повърхност и вътрешност. Следователно новото развитие може да ни помогне да разберем по-добре ранните условия на Земята, Венера и Марс и как една скалиста планета придобива и поддържа богата на газ атмосфера, ключово изискване за една планета да бъде обитаема.  

*** 

Литература:  

1. JPL. Екзопланети – Уеб от НАСА намеква за възможна атмосфера около скалистата екзопланета. Публикувано на 8 май 2024 г. Достъпно на https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-webb-hints-at-possible-atmosphere-surrounding-rocky-exoplanet  

2. Ху, Р., и др 2024. Вторична атмосфера на скалистата екзопланета 55 Cancri e. Nature 630, 609–612. Публикувано: 08 май 2024 г. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x  

3. Университет на Орегон. Страници – Първична и вторична атмосфера. Наличен в https://pages.uoregon.edu/jschombe/ast121/lectures/lec14.html 

***