Наблюдения космического телескопа James Webb позволили ученым уточнить представления о том, как каменистые планеты сохраняют или теряют атмосферу. Ранее для этого использовали модель «космической береговой линии», которая связывает количество энергии от звезды со скоростью убегания небесного тела. Согласно этой схеме, Земля, Венера и Титан способны удерживать плотные атмосферы, тогда как Меркурий и Луна практически лишены их.
Авторы новой работы пришли к выводу, что одной границы для описания этих процессов недостаточно. Они предложили выделить еще одну область — «космическую отмель», а между ней и береговой линией расположить «безвоздушную долину». Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.
В зоне космической отмели находятся лавовые миры и планеты с океанами магмы, включая 55 Cancri e. Несмотря на близость к звезде и сильное облучение, такие объекты могут пополнять атмосферу газами, которые выделяются из расплавленных пород. Это позволяет им сохранять газовую оболочку даже в условиях, при которых она должна была бы быстро исчезнуть.
Безвоздушная долина, напротив, включает тела, где потеря газов идет быстрее их восполнения. В качестве примеров исследователи приводят Меркурий и экзопланету TRAPPIST-1b. У более холодных каменистых планет вещество может закрепляться в глубинных слоях твердой мантии, а оставшаяся атмосфера становится особенно уязвимой для утечки в космос.
Особое внимание ученые уделили 55 Cancri e, которая совершает полный оборот вокруг своей звезды менее чем за 18 часов. Наблюдения показали, что у этой сверхземли есть заметная атмосфера, вероятно содержащая углекислый газ или угарный газ. По оценке исследователей, ее поддерживает океан магмы, постепенно выделяющий летучие вещества.
Новая модель должна помочь точнее определять, какие экзопланеты способны удерживать атмосферу. Наличие атмосферы считается одним из ключевых условий при поиске миров, где на поверхности теоретически может существовать жидкая вода. Авторы полагают, что «космическая береговая линия» остается полезной концепцией, но ее необходимо рассматривать вместе с дополнительными механизмами сохранения газовых оболочек.
