Ученые из Йоркского университета (Канада) разработали первую простую теоретическую модель, описывающую эволюцию лавовых планет — каменистых экзопланет, которые вращаются по экстремально близким орбитам вокруг своих звезд. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Лавовые планеты — это миры размером с Землю или крупнее, совершающие полный оборот вокруг своей звезды за сутки или меньше. Как и Луна, они находятся в приливном захвате — одна сторона всегда обращена к светилу. Температура на дневной стороне достигает 2500−3000 °C, и это настолько высоко, что твердые породы плавятся и испаряются. В результате поверхность покрыта лавовыми океанами, а над ней образуется атмосфера из паров расплавленных минералов. Подобных условий нет ни на одной планете в нашей Солнечной системе.
Исследователи смоделировали физические и химические процессы, происходящие на таких мирах, и выделили два ключевых этапа их эволюции. Молодые лавовые планеты обладают полностью расплавленной внутренней частью, где активно происходит теплоперенос. Это позволяет поддерживать высокие температуры даже на ночной стороне. Их атмосфера при этом богата тяжелыми элементами, такими как натрий и железо. С течением времени недра остывают, формируется твердое ядро, и на дневной стороне остается лишь неглубокий лавовый океан. Атмосфера становится обедненной: легкие элементы испаряются в космос, тяжелые — возвращаются внутрь планеты.
Этот процесс напоминает дистилляцию, когда вещества испаряются и конденсируются, по-разному распределяются между твердой, жидкой и газовой фазами. Состав атмосферы постепенно меняется и фиксирует «возраст» планеты.
Модель поможет астрономам изучать состав и внутреннюю структуру экзопланет, опираясь только на данные об их атмосфере. Более того, предстоящие наблюдения с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» станут прямой проверкой теоретической модели, предложенной в данном исследовании.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что космическая радиация может помогать жизни в недрах планет.
