«Уэбб» разглядел на «горячем юпитере» утренние облака из «песка», которые исчезают к вечеру

Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) впервые зафиксировал суточный цикл погоды на экзопланете WASP-94Ab. На этом газовом гиганте утреннее небо затянуто облаками из испарённого силиката магния — минерала, из которого состоит земной песок, — но к закату они рассеиваются. Ясное вечернее небо позволило астрономам впервые получить неискажённые данные о химическом составе атмосферы этого горячего юпитера — так называют газовые гиганты, обращающиеся очень близко к своей звезде и раскалённые до экстремальных температур.

WASP-94Ab расположена примерно в 690 световых годах от Земли и обращается вокруг одной из двух звёзд. Планета в 1,7 раза крупнее Юпитера, но находится гораздо ближе к своей звезде — всего в 8,2 млн км, поэтому совершает полный оборот за четыре дня и разогревается выше 1 200 °C. При такой температуре облака на ней состоят не из водяного пара, а из испарённых металлов и горных пород — фактически из летучих песчаных бурь.

Определить химический состав горячих юпитеров прежде мешала их плотная облачность. Профессор Дэвид Синг (David Sing) из Университета Джонса Хопкинса, возглавивший исследование, сравнил проблему с попыткой «разглядеть планету через запотевшее окно». Его группа решила выяснить, окутаны ли эти миры облаками круглые сутки. Астрономы наблюдали транзит WASP-94Ab — момент, когда планета проходит по диску звезды. В этот момент звёздный свет пробивается сквозь атмосферу планеты, и различные газы поглощают его на разных длинах волн — по этому «отпечатку» учёные определяют состав атмосферы. Метод позволил отдельно рассмотреть два края диска WASP-94Ab при транзите: «утренний» и «вечерний».

На краю, где наступает «утро» и воздух течёт с ночной стороны на дневную, обнаружилось обилие облаков из силиката магния. На «вечернем» краю облака исчезали, и перед телескопом открывалась атмосфера с преобладанием водорода. Ранее космический телескоп «Хаббл» (Hubble) не мог разделить сигналы от двух краёв, и казалось, что WASP-94Ab содержит в сотни раз больше кислорода и углерода, чем Юпитер. Для газового гиганта это выглядело неправдоподобно. «Джеймс Уэбб» устранил влияние облаков и показал, что содержание кислорода и углерода лишь в пять раз выше юпитерианского. По составу WASP-94Ab оказалась довольно обычной планетой.

Почему облака рассеиваются к вечеру? Синг и его коллеги предложили два объяснения. Экзопланета WASP-94Ab находится в приливном захвате: она всегда повёрнута к звезде одной стороной, подобно тому как Луна всегда обращена к Земле одним полушарием. Сильные ветры на границе дня и ночи могут поднимать силикат магния высоко в атмосферу, где он образует облака над ночным полушарием. Ветры переносят их на дневную сторону, там облака опускаются в глубь атмосферы и перестают быть видимыми, а затем цикл повторяется. По другой версии, облака похожи на утренний туман на Земле: в течение дня они рассеиваются в атмосфере, разогретой выше 1 200 °C.

Группа продолжила наблюдения и обнаружила аналогичный цикл облачности ещё на двух горячих юпитерах — WASP-17b и WASP-39b. Следующий этап — расширение поиска за счёт более разнообразных миров. Среди них — газовый гигант на сильно вытянутой эллиптической орбите, который то удаляется в обитаемую зону звезды, где температура допускает существование жидкой воды, то приближается к ней вплотную. Резкие перепады нагрева на такой орбите могут порождать мощные погодные явления, которые «Джеймс Уэбб» способен зафиксировать. Результаты опубликованы 21 мая в журнале Science.