< «Джеймс Уэбб» увидел полярные сияния на Юпитере

У горячей суперземли GJ 1252 b нет заметной атмосферы

Наблюдения на «Спитцере» позволили измерить температуру дневного полушария горячей суперземли GJ 1252 b и показали отсутствие у нее атмосферы с давлением у поверхности больше 10 бар.

---

Владислава Ананьева

Планеты земного типа, как правило, быстро теряют первичные водородно-гелиевые атмосферы и в процессе дальнейшей эволюции оказываются окутаны вторичными атмосферами из тяжелых газов. Параметры вторичных атмосфер могут сильно различаться. Так, в Солнечной системе самая плотная вторичная атмосфера принадлежит Венере (давление у поверхности 92 бар, основной компонент – углекислота), у Земли и Титана атмосферы преимущественно азотные с давлением у поверхности около 1 бар, Марс окутан разреженной углекислотной атмосферой с давлением у поверхности около 0.006 бар, а Меркурий и Луна вообще лишены сколь-нибудь заметной атмосферы.

Для изучения свойств атмосфер транзитных экзопланет используются методы трансмиссионной и эмиссионной спектроскопии. В последнем случае измеряется глубина вторичного минимума (слабого уменьшения общего блеска системы при заходе планеты за звезду). Наблюдения вторичного минимума позволяют измерить температуру дневного полушария транзитной планеты, оценить ее альбедо и даже химический состав горных пород. В ряде случаев наблюдения вторичного минимума позволяют наложить строгие ограничения на параметры атмосферы планеты.

22 августа 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная наблюдениям вторичного минимума в системе GJ 1252 с помощью космического инфракрасного телескопа им. Спитцера. Планета GJ 1252 b была представлена в декабре 2019 года – это транзитная суперземля с радиусом 1.18 ± 0.08 радиусов Земли, вращающаяся вокруг красного карлика на расстоянии 0.0092 а.е. (около 5 звездных радиусов) и делающая один оборот всего за 12 часов 26 минут. Масса планеты определена плохо: первооткрыватели оценили ее в 2.09 ± 0.56 масс Земли, в новой статье приведено другое значение– 1.32 ± 0.28 масс Земли. Планета приливно захвачена и повернута к своей звезде только одной стороной.

В январе 2020 года исследователи пронаблюдали 10 затмений (вторичных минимумов) GJ 1252 b с помощью «Спитцера» в лучах с длиной волны около 4.5 мкм. Глубина вторичного минимума составила 149 ⁺²⁵/_-32 ppm, что соответствует яркостной температуре дневного полушария 1410 ⁺⁹¹/_-125 К. Эта величина существенно выше эффективной температуре GJ 1252 b, вычисленной в предположении эффективного теплопереноса на ночную сторону (1089 ± 69 К). Каких-либо заметных отклонений времени наступления затмений от строгой периодичности не обнаружено.

Авторы рассмотрели целый спектр моделей атмосфер с различным составом (из азота, углекислоты, водяного пара, угарного газа, метана, кислорода, сернистого газа, их смесей) и показали, что для любого состава атмосферы с давлением у поверхности больше 10 бар предсказания модели не совпадают с наблюдениями. В случае азотно-угарной и кислородно-углекислотной атмосферы получившиеся ограничения еще жестче – исключено давление у поверхности больше 1 бар.

Расчет темпов потери атмосферы показал, что углекислотная атмосфера с давлением у поверхности даже 100 бар будет утрачена менее чем за 1 млн. лет. Конечно, в случае активного вулканизма атмосфера будет пополняться, но чтобы ее поддерживать на протяжении ~3.9 млрд. лет (возраст системы), количество углерода в мантии должно превышать 7.3% (на Земле эта доля оценивается в 0.011%). Таким образом, авторы приходят к выводу, что суперземля GJ 1252 b лишена заметной атмосферы.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2208.09479.pdf

---