Атмосфера Земли не является однородной оболочкой, а состоит из отдельных слоев, каждый из которых имеет характерные свойства. Самый нижний слой, простирающийся от уровня моря за пределы самых высоких горных вершин, например, — тропосфера — содержит большую часть водяного пара и, таким образом, является слоем, в котором происходит большинство погодных явлений. Слой над ним — стратосфера — содержит знаменитый озоновый слой, защищающий нас от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, международная группа исследователей во главе с Лундским университетом впервые показала, что атмосфера одной из самых экстремальных известных планет также может иметь такие же отдельные слои, хотя и с очень необычными характеристиками.
WASP-189b — планета за пределами нашей Солнечной системы, расположенная в 322 световых годах от Земли. Обширные наблюдения с помощью космического телескопа CHEOPS в 2020 году показали, среди прочего, что планета находится в 20 раз ближе к своей родительской звезде, чем Земля к Солнцу, и имеет дневную температуру 3200 градусов по Цельсию. Более поздние исследования с помощью спектрографа HARPS в обсерватории Ла Силья в Чили впервые позволили исследователям поближе изучить атмосферу этой юпитероподобной планеты.
Астрономы измерили свет, исходящий от звезды-хозяина планеты и проходящий через атмосферу планеты. Газы в его атмосфере поглощают часть звездного света, подобно озону, поглощающему часть солнечного света в атмосфере Земли, и тем самым оставляют свой характерный "отпечаток пальца". С помощью HARPS они смогли идентифицировать соответствующие вещества. По словам исследователей, газы, которые оставили свои отпечатки пальцев в атмосфере WASP-189b, включали железо, хром, ванадий, магний и марганец.
Одно особенно интересное вещество, которое обнаружила команда, — это газ, содержащий титан: оксид титана. Хотя оксида титана на Земле очень мало, он может играть важную роль в атмосфере WASP-189b, подобно озону в атмосфере Земли. Оксид титана поглощает коротковолновое излучение, такое как ультрафиолетовое излучение. Таким образом, его обнаружение может указывать на слой в атмосфере WASP-189b, который взаимодействует со звездным излучением аналогично тому, как озоновый слой взаимодействует с Землей.
Действительно, исследователи нашли намеки на такой слой и другие слои на сверхгорячей планете, похожей на Юпитер. В ходе нашего анализа они увидели, что "отпечатки пальцев" различных газов немного изменились по сравнению с ожиданиями. Эти изменения могли быть вызваны сильным ветром и другими процессами. А поскольку отпечатки разных газов изменились по-разному, это указывает на то, что они существуют в разных слоях — подобно тому, как отпечатки водяного пара и озона на Земле кажутся по-разному измененными на расстоянии, потому что они в основном возникают в различные слои атмосферы.
В прошлом астрономы часто предполагали, что атмосферы экзопланет существуют как однородный слой, и пытались понять это как таковое. Но эти результаты показывают, что даже атмосферы сильно облученных газовых планет-гигантов имеют сложную трехмерную структуру
