Водородная атмосфера у раскалённых планет: секрет в вулканах ⚡ экспресс
Близкие к звёздам каменистые экзопланеты на вытянутых орбитах могут сохранять водородную атмосферу благодаря вулканической дегазации, вызванной приливным разогревом. Разработана модель недр и атмосферы, оценивающая способность вулканизма поддерживать H₂-доминированную среду в геологических масштабах (≥1 млрд лет). Она учитывает редокс-состояние, приливное тепло, запас летучих веществ и параметры орбиты, вычисляет потоки газов и сравнивает с энерго-лимитированным гидродинамическим ускользанием. Установлено, что необходимы водонасыщенный магматический океан, восстановленные расплавы и высокий эксцентриситет. Тонкая водородная оболочка — признак современной магматической активности. Определена «зона дегазации» (область параметров, благоприятная для таких планет) и выделены перспективные цели. Совместный анализ точных масс, радиусов, эксцентриситетов и измерений средней молекулярной массы атмосферы телескопом JWST позволит искать эти миры; а надёжное непроявление атмосферы даст ограничения на редокс-состояние расплавов, долю расплава в мантии и тепловой поток.
У многих планет у других звёзд — экзопланет — орбиты вытянуты. При каждом сближении гравитация звезды сжимает и растягивает их, будто месит тесто. Трение разогревает недра до такой степени, что камень плавится, создавая подземные океаны магмы.
В этой раскалённой смеси вода из минералов расщепляется и выделяет водород. Лёгкий газ норовит улететь, как пар из кастрюли, но беспрерывные извержения вулканов выбрасывают свежие порции. Планета напоминает кипящий суп: испарение компенсируется добавлением бульона. Так поддерживается тонкая водородная оболочка, которую иначе унесло бы в космос.
Джеймс Уэбб засекает такие миры, когда они проходят по диску звезды. Метод анализа проходящего света выявляет поглощение в водородной дымке — признак неутихающего вулканизма. Если же оболочки нет, значит, внутри мало воды или магма остыла. Самое удивительное: по толщине этого слоя астрономы вычисляют силу извержений на планете, которую никогда не увидят в телескоп.
🎯 На спутнике Юпитера Ио приливный разогрев вызывает сотни действующих вулканов — это самые мощные извержения в Солнечной системе.