Telescopul Webb a găsit o planetă de lavă care își păstrează atmosfera sub nori de silicați

O exoplanetă stâncoasă acoperită de lavă, care ar fi trebuit să-și piardă atmosfera cu mult timp în urmă, pare să fi păstrat totuși un înveliș gazos dens. Observațiile făcute cu telescopul spațial James Webb arată că TOI-561 b este probabil protejată de un strat foarte reflectorizant de nori de silicați, care respinge o mare parte din radiația primită de la steaua sa.

Planeta se află la aproximativ 280 de ani-lumină de Pământ. Echipa internațională care a analizat-o a urmărit-o timp de 37 de ore, suficient pentru aproape patru orbite complete în jurul stelei sale, iar rezultatele au fost publicate în The Astronomical Journal.

Temperatura mai mică decât se așteptau astronomii a ridicat prima întrebare

Punctul de plecare a fost un detaliu care nu se potrivea cu modelele vechi. Măsurători anterioare arătaseră că partea luminată a planetei era mult mai rece decât ar fi trebuit să fie o lume stâncoasă, închisă la culoare, aflată atât de aproape de steaua sa și expusă permanent la radiație.

Ipoteza inițială era că energia primită fie este mutată spre partea întunecată a planetei, fie este trimisă înapoi în spațiu înainte să încălzească suprafața. Noile observații au verificat tocmai această posibilitate.

Curba de fază a arătat că planeta nu se limitează la redistribuirea căldurii, ci reflectă masiv și lumina

Pentru a vedea ce se întâmplă, cercetătorii au urmărit planeta pe tot parcursul orbitei sale, inclusiv pe partea care nu primește deloc lumină directă de la stea. TOI-561 b are aceeași față orientată permanent spre steaua sa, astfel că emisfera opusă rămâne într-un întuneric continuu.

Măsurătorile au arătat că partea întunecată nu este suficient de caldă încât să explice toată energia „lipsă”. Concluzia a fost că o parte importantă a radiației nici măcar nu ajunge să încălzească suprafața.

Planeta reflectă aproximativ 75% din lumina stelară care o atinge, o valoare comparabilă cu cea a planetei Venus. Atmosfera pare, totodată, să transfere căldură de pe emisfera luminată spre cea întunecată, ceea ce mai reduce din temperaturile de pe partea orientată spre stea.

Dr. Anjali Piette, profesor asistent de astronomie la Universitatea din Birmingham, a rezumat astfel implicația rezultatului: „Descoperirea noastră provoacă teoriile actuale. Ne-am aștepta ca o planetă stâncoasă puternic iradiată precum TOI-561 b să-și fi pierdut atmosfera cu miliarde de ani în urmă.”

Nori din minerale de rocă ar putea funcționa ca un ecran termic natural

Pentru a explica reflexia neobișnuit de mare, echipa a comparat datele culese de James Webb cu simulări climatice realizate pe computer. Varianta care se potrivește cel mai bine este formarea unor nori bogați în silicați deasupra părții luminate a planetei.

Mai exact, modelele indică posibila prezență a unor nori cu minerale precum dioxid de siliciu, notat SiO2, și silicat de magneziu, notat MgSiO3. Dacă acești nori există, ei pot trimite înapoi radiația primită înainte ca ea să încălzească oceanul global de rocă topită de la suprafață.

Prof. Lisa Dang, coordonatoarea proiectului la Universitatea din Waterloo, Ontario, Canada, a explicat mecanismul observat astfel: „Am măsurat cum s-au schimbat luminozitatea și căldura planetei de-a lungul orbitei sale. Această tehnică, cunoscută sub numele de curbă de fază, a dezvăluit că planeta reflectă o cantitate semnificativă de lumină de la steaua sa și că căldura este redistribuită în jurul planetei în loc să rămână doar pe partea luminată de soare. Împreună, acestea indică prezența unei atmosfere.”

Descoperirea contrazice ideea că o astfel de planetă nu poate păstra gaze timp de miliarde de ani

Modelele folosite până acum porneau de la premisa că o planetă stâncoasă, atât de puternic iradiată, își pierde atmosfera în timp. Tocmai de aceea rezultatul este important: arată că, în condiții extreme, o atmosferă poate supraviețui sau poate fi refăcută suficient de repede încât să rămână prezentă.

Una dintre explicațiile luate în calcul este că interiorul topit al planetei alimentează continuu acest înveliș gazos. Cu alte cuvinte, suprafața de lavă ar putea funcționa ca un vulcan la scară planetară, care eliberează constant noi gaze.

Dr. Anjali Piette a descris această ipoteză astfel: „În schimb, dovezile sugerează că încă are o atmosferă semnificativă astăzi. Acest lucru ridică întrebări majore, cum ar fi dacă planeta a început cu o rezervă neobișnuit de mare de gaze sau dacă oceanul de rocă topită care îi acoperă suprafața acționează ca un vulcan la nivel planetar care îi hrănește constant atmosfera.”

Următorul pas este să afle dacă atmosfera seamănă mai mult cu Venus sau cu Io

Noile rezultate întăresc indiciile obținute anterior de aceeași echipă, potrivit cărora TOI-561 b are o atmosferă groasă, întreținută de material care scapă din interiorul topit. Asta ar explica de ce planeta nu și-a pierdut complet gazele, deși suportă de miliarde de ani radiația intensă a stelei sale.

Cercetătorii vor acum observații ale planetei la lungimi de undă mai mari cu JWST, abrevierea de la James Webb Space Telescope, pentru a înțelege mai bine natura atmosferei. Prof. Lisa Dang a arătat și direcția următoarei etape: „Următoarea mare întrebare la care vom căuta răspuns este dacă atmosfera planetei TOI-561 b seamănă cu Venus sau cu o versiune extremă a lui Io. Observarea planetei la lungimi de undă mai mari cu JWST ne-ar putea oferi indicii și ar putea ajuta la explicarea modului în care o planetă atât de fierbinte a reținut o atmosferă timp de miliarde de ani.”