Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Температура на дневной стороне планеты составляла приблизительно 2500 °C, то есть находилась где-то посередине между минимальным и максимальным значениями средней температуры, зафиксированными к тому моменту астрономами. На ночной стороне температура была 1400 °C, то есть ниже на 1100 °C. Даже при таком значении ночная сторона остается вполне себе тепленьким местечком, но сама по себе огромная разница температур указывала на очень плохой теплообмен на поверхности планеты. Горячее на 55 Рака e оставалось горячим, а холодное — холодным.

Колоссальный разрыв температур свидетельствовал об отсутствии у 55 Рака e атмосферы. Столь значительные температурные колебания должны приводить к формированию в газовой оболочке ветров, обеспечивающих перенос тепла на ночную сторону. Вероятно, когда-то у этой планеты была атмосфера, но из-за чрезвычайно короткой орбиты она лишилась ее.

Однако астрономы заметили еще одну аномалию, отчасти противоречащую этому выводу. Оказалось, что самая горячая точка на поверхности планеты расположена не точно посередине дневной стороны, а ближе к востоку. Это указывало на наличие на планете по крайней мере одного механизма, способного обеспечить перенос тепла. Одним из возможных кандидатов на эту роль стала лава. Если 55 Рака e действительно покрыта лавой, то расплавленные горные породы могут перемещаться на дневную сторону, смещая точку максимального нагрева. При попадании на ночную сторону горные породы затвердевают, что препятствует дальнейшей циркуляции.

Такая картина полностью соответствовала данным о 55 Рака e: мир, покрытый расплавленной лавой, без атмосферы, с двумя полушариями с разницей температур свыше 1000 °C — одно купается в обжигающих лучах звезды, второе окутано вечной тьмой. Конечно, паковать чемоданы ради визита туда вряд ли стоит[15], но, по крайней мере, нарисованное астрономами полотно выглядело законченным. Точнее, его можно было бы назвать законченным, если бы всего за несколько недель до того телескоп «Хаббл» не обнаружил на планете атмосферу.

Как и внешние слои звезды, атомы в атмосфере планеты поглощают свет. Если в лучах звезды, проходящих у поверхности планеты, отсутствуют волны определенной длины, то можно, как по отпечаткам пальцев, восстановить состав окружающих планету газов. Из-за небольшого размера и недостаточной толщины слоя газов изучение атмосферы планеты с твердой оболочкой — задача не из простых. Единственный шанс решить ее — наблюдать за прохождением планеты перед поверхностью яркой близкой звезды. Прежние попытки обнаружить атмосферу, которые предпринимались при наблюдении за двумя другими суперземлями, успехом не увенчались. Но в феврале 2016 г. исследователям наконец улыбнулась удача. В данных о планете 55 Рака e, полученных с помощью телескопа «Хаббл», были выявлены первые следы атмосферы этой суперземли.

Главный вопрос, ответ на который мог бы дать перечень отсутствующих в спектре длин волн (а значит, и представление об атмосфере планеты): как вообще на 55 Рака e поддерживается разница температур в 1100 °C? Ведь проносящиеся над ее поверхностью ветры должны перераспределять тепло между раскаленной дневной стороной и более «прохладной» ночной. Одно из возможных объяснений звучит так: атмосфера 55 Рака e — односторонняя.

Идея о том, что вся атмосфера планеты может быть сосредоточена на одной ее стороне, кажется даже более безумной, чем гипотеза о горячем льде или газообразно-жидкой воде. Впрочем, она бы имела право на жизнь, если бы атмосфера состояла из газа, конденсирующегося при попадании на менее горячую ночную сторону. В этом случае дневная сторона планеты была бы окружена парами, которые бы выпадали в виде осадков по мере остывания на ночной половине.

Например, такая атмосфера может быть заполнена испарившимися горными породами. Если часть расплавленной лавы испаряется в атмосферу на дневной стороне, на ночной она, конденсируясь, будет возвращаться в твердое состояние. Сам факт того, что подобная возможность рассматривается, еще раз доказывает невероятную степень нагрева покрытых лавой миров. Предложенная гипотеза может даже объяснить необычное положение эпицентра температуры на дневной стороне планеты: его сдвиг может быть обусловлен процессами в атмосфере, а не активностью потоков лавы.

Но все эти предположения разбились о вывод, сделанный на основе полученных «Хабблом» данных. Выяснилось, что в атмосфере планеты преобладают водород и гелий, что само по себе было неожиданностью — ведь легкие газы испаряются быстрее других элементов. Никто не думал, что эти первичные газы до сих пор присутствуют на 55 Рака e. И без того длинный список тайн планеты пополнился еще одной загадкой. К тому же, если данные газы присутствуют в атмосфере, тогда они должны сохранять газообразную форму даже при очень низких температурах. Поэтому ничто не должно мешать циркуляции между двумя полушариями 55 Рака e.