Экзопланеты могут скрывать свои атмосферы

Большинство открытых нами экзопланет вращаются вокруг красных карликов. Это не потому, что эти звёзды особенные, а просто потому, что они распространены. Около 75% звёзд Млечного Пути — красные карлики, поэтому логично, что и планет у них больше всего. Это также означает, что большинство потенциально обитаемых миров будут вращаться вокруг этих маленьких и холодных звёзд, что имеет серьёзные последствия для поиска жизни.

Любая потенциально обитаемая планета у красного карлика должна находиться очень близко к своей звезде, чтобы быть достаточно тёплой для существования, например, жидкой воды. Система TRAPPIST-1 — хороший пример: три её потенциально обитаемые планеты вращаются на расстоянии, составляющем малую долю дистанции между Меркурием и Солнцем. Это подвергает их риску звёздных вспышек и почти гарантирует приливную синхронизацию (приливный захват).

При приливном захвате планета всегда обращена к звезде одной стороной (дневной), в то время как другая сторона (ночная) остаётся в вечной темноте. Казалось бы, это означает, что дневная сторона раскалена, а ночная заморожена. Однако это не так, если у планеты есть плотная атмосфера. С атмосферой, богатой водой и похожей на земную, тепло может переноситься между дневной и ночной сторонами. Погода на таком мире была бы странной, но он мог бы быть обитаемым с относительно равномерной температурой по всей поверхности.

Наблюдать атмосферы таких планет сложно, но у астрономов есть метод: измерять температуру поверхности на противоположных сторонах планеты. Если температуры дневной и ночной сторон радикально различаются, значит, атмосферы нет. Однако новое исследование показывает, что это не обязательно так.

В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, авторы утверждают, что облака на ночной стороне планеты могут искажать данные наблюдений. Они смоделировали приливно заблокированный мир с плотной атмосферой. Согласно их моделям, атмосфера выравнивает глобальные температуры, так что дневная сторона всего на несколько десятков градусов теплее ночной. Однако даже этот умеренный перепад может вызывать формирование плотных облаков на холодной ночной стороне.

В таком сценарии дневная сторона будет в основном безоблачной, и мы измерим относительно высокую температуру поверхности. Но на ночной стороне мы будем измерять температуру верхнего слоя облаков, которая будет значительно ниже. Таким образом, даже при равномерной температуре поверхности планета будет выглядеть как мир без атмосферы с экстремальным перепадом температур. Авторы также рассматривают, как наблюдения с помощью JWST могут отличить облачные планеты от безвоздушных, но ясно, что один простой метод в поиске обитаемых планет оказывается не таким уж простым.