Несмотря на то, что в нашей Солнечной системе нет газовых планет с тонкой атмосферой из гелия, наблюдения космического телескопа Спитцер показывают, что в галактическом масштабе такие явления вовсе не редкость.
По словам ученого из Лаборатории Реактивного Движения НАСА в Пасадене и автора соответствующей статьи в Астрономическом Журнале Рену Ху: «Вокруг нашего Солнца нет ни одной планеты такого типа, но нам кажется, что подобные космические тела распространены среди других солнечных систем».
Во время поисков экзопланет особого класса, также известных как «Теплые Нептуны», команда Рену Ху пришла к выводу, что атмосфера этих миров под воздействием излучения звезд могла полностью лишиться водорода, оставляя над поверхностью более тяжелый гелий.
Размер таких теплых Нептунов не превышает габаритов одноименного «ледяного гиганта». Но в отличие от этих экзопланет, атмосфера голубого светила состоит в основном из водорода. Нептун и Уран часто называют ледяными планетами из-за большого количества заледеневших веществ, таких как вода, метан и аммиак, которые входят в их состав.
Благодаря близости к раскаленным звездам, состав теплых Нептунов радикально отличается от состава ближайших к нам планет. В первую очередь это выражается отсутствием гидрогена в атмосфере.
«Водород в четыре раза легче гелия, и под воздействием сильного солнечного ветра он может медленно исчезнуть из атмосферы планеты, – говорит Ху. - Вследствие этого процесса, занимающего более 10 миллиардов лет, концентрация в атмосфере гелия значительно повышается».
Это открытие стало следствием наблюдения за объектом GJ 436b – теплым Нептуном в 33 световых годах от Земли – с помощью телескопа Спитцер. Во время изучения излучения планеты было обнаружено, что в ее атмосфере практически нет метана.
В составе нашего Нептуна много метана, который поглощает свет красного спектра. Это и придает планете узнаваемый ярко-голубой оттенок. На GJ 436b в свою очередь метана нет, хотя углерода в избытке. Так как метан (CH4) состоит из карбона и гидрогена, то его отсутствие можно объяснить недостатком одного из элементов, в этом случае – водорода.
Вместо того чтобы связываться с гидрогеном, углерод реагирует с кислородом. В итоге атмосфера экзопланеты обогащается оксидами карбона – CO и CO2. Этот факт свидетельствует о наличии в составе газовой оболочки подобных планет большого количества гелия – второго по распространенности элемента во Вселенной. В подтверждение этой теории телескоп Спитзер обнаружил следы соответствующих химических соединений в спектре излучения GJ 436b.
Теплые Нептуны должны внешне отличаться от ледяного гиганта из нашей системы. Они более бледные и серые, в них нет ни капли той лазурной красоты, которая характерна для Нептуна.
До сих пор исследователи не смогли обнаружить прямые подтверждения наличия гелия в атмосфере экзопланет. Ученые возлагают большие надежды на новый телескоп НАСА «Джеймс Вебб». Они надеются использовать его для поиска других теплых Нептунов, чтобы исследовать эти странные тела подробнее.
«Любая планета, которую только можно представить, может существовать где-то в бескрайних просторах Вселенной – говорит соавтор статьи Сара Сигер. – Планеты настолько сильно отличаются в размерах и массе, что практически любая удовлетворяющая законы физики и химии конфигурация может быть обнаружена».