Учёные впервые зафиксировали суточный цикл облаков на экзопланете
Астрономы разработали новый метод, позволяющий «рассеивать туман» в атмосферах экзопланет и более точно отделять влияние облаков от реального химического состава. Прорыв стал возможен благодаря данным космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) и исследованию горячего юпитера WASP-94A b, расположенного примерно в 700 световых годах от Земли в созвездии Микроскоп.
В рамках работы учёные впервые смогли зафиксировать суточный цикл облачности на экзопланете такого типа. WASP-94A b оказался миром с выраженной асимметрией погодных условий: на утренней стороне планеты наблюдаются плотные облака, тогда как к вечеру небо становится практически полностью ясным.
Ключевым нововведением стал способ наблюдения во время транзита планеты по диску своей звезды. Исследователи отдельно анализировали ведущий край планеты, который соответствует «утру» — когда воздушные массы перетекают с ночной стороны на дневную, и замыкающий край, соответствующий «вечеру», когда потоки идут с дневной стороны обратно в ночную. Такой подход позволил разделить атмосферные эффекты и влияние облаков, которые ранее смешивались в усреднённых данных.
Наблюдения показали, что утренние облака на WASP-94A b состоят преимущественно из силикатов магния — минералов, характерных для каменных пород. Эти облака формируются на холодной ночной стороне и переносятся ветрами на дневную сторону, где условия резко меняются при температурах свыше 1000 градусов, что приводит к их разрушению или глубокому погружению в атмосферу.
Учёные рассматривают два основных объяснения наблюдаемого цикла. Согласно первому, сильные атмосферные потоки могут уносить облака вглубь планеты на горячей дневной стороне, скрывая их из поля зрения. Согласно второму, облака образуются ночью и затем буквально испаряются при переходе в экстремальную дневную жару, аналогично тому, как туман рассеивается утром на Земле, но в значительно более экстремальных условиях.
Благодаря «очищенному» взгляду на вечернюю сторону планеты исследователи смогли точнее определить её химический состав. Оказалось, что WASP-94A b содержит примерно в пять раз больше углерода и кислорода, чем Юпитер, тогда как прежние усреднённые оценки, искажённые облаками, завышали эти значения в сотни раз. Новый метод также показал, что планета по своим характеристикам ближе к Юпитеру, чем считалось ранее. Аналогичные циклы облачности были обнаружены ещё как минимум на двух горячих газовых гигантах — WASP-39 b и WASP-17 b, а команда продолжает расширять анализ на другие экзопланеты с использованием JWST.