A csillagászat és a bolygótudomány régóta elfogadott modelljei szerint egy kőzetbolygó minél közelebb kering a központi csillagához, annál kisebb a valószínűsége annak, hogy képes megőrizni a gázburkát. A fizikai törvényszerűségek alapján rövid idő alatt teljesen el kéne párologtatnia az atmoszférát az űrbe. A Chicagói Egyetem kutatói azonban a várakozásoknak alaposan ellentmondó jelenségre bukkantak: az úgynevezett ultrahőmérsékletű „lávavilágok” egy részén vastag, masszív légkör maradt fenn.
A központi csillagukhoz extrém közelségben keringő kőzetbolygók a gravitációs árapályerők miatt szinte kivétel nélkül kötött keringésűvé válnak. Ez azt jelenti, hogy tengely körüli forgási idejük megegyezik a keringési idejükkel, vagyis a Föld Holdjához hasonlóan mindig ugyanazt az arcukat fordítják a csillag felé. A nappali féltekén a hőmérséklet emiatt brutális magasságokba szökik: a legtöbb esetben kényelmesen átlépi a 800 Celsius-fokos határt, ahol a szilikátos kőzetek már megolvadnak és felszíni lávaóceánokként folynak, miközben az örök éjszakába burkolózó sötét oldal a végtelen űr fagyos hidegével néz farkasszemet.
A friss csillagászati megfigyelések azonban azt mutatják, hogy ezen lávabolygók egy részének nappali oldala lényegesen hűvösebb annál, mint amit a csillag közvetlen közelsége és a besugárzás mértéke diktálna. Ez a hőmérséklet-különbség csalhatatlan jele annak, hogy a beérkező brutális hőmennyiséget valami eltereli: vagy a magaslégköri felhőzet veri vissza a fényt közvetlenül a világűrbe, vagy egy dinamikusan áramló, vastag atmoszféra szállítja át a forróságot az éjszakai féltekére – a legvalószínűbb forgatókönyv szerint pedig e két mechanizmus egymást kiegészítve dolgozik.
A paradoxon
A légkör jelenléte egy lávabolygón már önmagában is fizikai rejtély. A forró felszín törvényszerűen forró atmoszférát hoz létre, a magas hőenergia pedig óriási mozgási energiát ad a gázmolekuláknak ahhoz, hogy legyőzzék a gravitációt és megszökjenek a bolygóközi térbe. Ehhez társul a csillag közvetlen, roncsoló sugárzása.
Ahogy Dr. Edwin Kite, a Chicagói Egyetem professzora és a kutatás vezetője fogalmazott: a józan elmélet szerint minél közelebb kering egy kőzetbolygó a csillagához, annál nehezebb megtartania bármiféle gázburkot. Kite és doktorandusz hallgatói pontosan azért kezdték el szisztematikusan átvizsgálni az ismert ultrahőmérsékletű kőzetbolygókat, hogy kiderítsék, hol húzódnak a légkör megtartásának határai. Az eredmények azonban minden előzetes modellt felülírtak: ahelyett, hogy a viszonylag hűvösebb, mérsékeltebb sugárzásnak kitett lávavilágokon mutatkoztak volna légköri nyomok, a vastag atmoszféra jelenlétét éppen a legszélsőségesebben forró planétáknál sikerült kimutatni.
Ez teszi kivételesen érdekessé a friss tanulmány alanyát, a HD 3167 b jelű exobolygót, amely az eddig azonosított légkörös lávabolygók közül a leghidegebbnek bizonyult. A rendszer fizikai paraméterei döbbenetesek: A bolygó sugara mintegy 60 százalékkal haladja meg a Földét, vagyis egy úgynevezett szuperföldről van szó. Pályája annyira szűk, hogy alig 23 földi óra alatt tesz meg egy teljes kört a csillaga körül. A központi csillag fényessége alapján pedig vastag légkör megléte esetén a nappali oldal hőmérsékletének el kellene érnie vagy meg kellene haladnia a 2200 Celsius-fokot. A távcsöves mérések és a visszavert fény színképelemzése azonban mindössze 1500 Celsius-fokos felszíni hőmérsékletre utal. Bár ez még mindig felfoghatatlanul forró, mintegy 700 fokos hiányt mutat a modellhez képest.
Elpárolgott sziklák helyett szén-dioxid és víz a levegőben
A kutatócsoport tagja, Brandon Coy rávilágított: a legnagyobb kérdés jelenleg nem pusztán a gázburok létezése, hanem annak pontos kémiai összetétele. Korábban a tudományos közösség úgy kalkulált, hogy ha ilyen pokoli hőségben létezik is légkör, az kizárólag a felszínről elpárolgott, aeroszol formájában lebegő szilikátokból és kőzetgőzökből állhat. A legújabb spektroszkópiai adatok azonban arra utalnak, hogy ezek a rendszerek sokkal összetettebbek: az atmoszférában nehezebb gázok, például szén-dioxid, szén-monoxid vagy akár vízgőz is jelen lehetnek jelentősebb koncentrációban.
A szakemberek szerint bármilyen új információ, amit ezekről az extrém exobolygókról – a lávafelszín és a felette elterülő gázréteg kölcsönhatásáról – megtudunk, közvetlenül segíti a tudósokat abban, hogy pontosabban modellezzék a formálódó Föld korai köpenyfejlődését, atmoszférájának kialakulását és a későbbi élhető állapot felé vezető út első lépéseit.
(index.hu)