На планете WASP-76 b с железными дождями в атмосфере нашли каменные испарения

Планета WASP-76 b прославилась благодаря дождям из железа — температура на ней достигает 2400 градусов по Цельсию, что способствует существованию весьма специфических условий, при которых металлы испаряются, а после проливаются на поверхность. Теперь исследователи обнаружили в атмосфере планеты в изобилии 11 химических элементов, обычно формирующих камни.

Примечательно, что некоторые элементы, обнаруженные в атмосфере далёкой планеты, в газовых гигантах солнечной системы вроде Сатурна и Юпитера не обнаружены вовсе — это поможет кое-что узнать о собственной Солнечной системе.

Расположенная в 634 световых годах от Земли в созвездии Рыб планета WASP-76 b отличается невероятными температурами из-за близости к местной звезде — она в 12 раз ближе к ней, чем Меркурий к Солнцу и классифицирована, как т.н. «ультрагорячий Юпитер». Вокруг звезды планета обращается за 1,8 земных дня и, хотя её масса составляет всего 85 % от массы Юпитера, она почти вдвое больше газового гиганта диаметром и приблизительно вшестеро объёмнее. Всё это — результат близкого присутствия звезды, «раздувающей» планету.

Объект интенсивно изучается ещё с момента открытия в 2013 году. В 2020-м обнаружилось, что на планете идут дожди из железа. Планета приливно заблокирована — всегда обращена одной стороной к местной звезде, поэтому температура на другой её части заметно ниже, в результате чего испарившееся железо конденсируется и выпадает буквально в виде дождя. Новые наблюдения с помощью спектрографа MAROON-X телескопа Gemini North на Гавайях позволило изучить состав атмосферы в беспрецедентных деталях.

Из-за невероятных температур на планете элементы, из которых обычно формируются камни на планетах вроде Земли — например, железо и магний, здесь находятся в газообразном состоянии в верхних слоях атмосферы. По результатам исследований учёные смогут делать предположения и о составе других газовых гигантов — подобные элементы на более холодных планетах вроде Юпитера, вероятно, просто незаметны, поскольку находятся в более глубоких слоях атмосферы. Также выяснилось, что содержание марганца, хрома, магния, ванадия, бария и кальция близко соответствует не только содержанию этих химических элементов в собственной звезде планеты, но и количествам, обнаруженным на Солнце. В целом учёные предположили, что звёзды одного возраста имеют примерно один состав с одинаковым содержанием элементов тяжелее водорода и гелия.

То, что сформировавшаяся из окружавшего звезду протопланетного диска WASP-76 b имеет химический состав, похожий на состав ближайшей звезды, косвенно свидетельствует о том, что это может касаться и других гигантских планет, тогда как землеподобные варианты формируются в результате более сложных процессов.

При этом атмосфера WASP-76 b оказалась не вполне такой, как ожидалось. Считается, что разница в составах верхних слоёв атмосфер гигантских планет связана с даже незначительной разницей температур — некоторые элементы конденсируются и спускаются ниже, что может служить своеобразными «отпечатками пальцев» планет. Вероятно, две планеты с немного отличающимися температурами могут иметь очень разные атмосферы, как два горшка с водой. При температуре -1° C вода замерзает, а +1° C — остаётся жидкой. Например, на WASP-76 b обнаружен кальций, но на более прохладной планете его могут и не найти.

Сделан и ряд других открытий. Например, не исключено, что избыток никеля свидетельствует о том, что в своё время планета поглотила какое-то небесное тело, аналогичное Меркурию и богатое подобным элементом.

Астрономы продолжат изучать экзопланету и похожие миры, пытаясь выяснить, как температуры влияют на составы атмосфер. Учёные надеются, что некоторые открытия будут применимы к планетам, расположенным намного ближе к Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature 14 июня.