Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) dostarczył nowych, fascynujących danych na temat 55 Cancri e – ekstremalnej planety skalistej, na której panują temperatury wystarczająco wysokie, by topić skały. Obiekt ten, znajdujący się w odległości około 41 lat świetlnych od Ziemi, jest tzw. superziemią o masie ośmiokrotnie większej od naszej planety i promieniu 1,88 raza większym. Ze względu na niezwykle bliską orbitę wokół gwiazdy podobnej do Słońca, 55 Cancri e wykonuje pełny obieg w zaledwie 0,7 dnia ziemskiego.
Tajemnicza atmosfera bogata w wodór
Dotychczasowe modele ewolucji skalistych egzoplanet sugerowały, że ich atmosfery powinny składać się głównie z tlenku węgla (CO) oraz dwutlenku węgla (CO2). Obserwacje przeprowadzone przez teleskop Webba przyniosły jednak zaskakujące wyniki. Analiza pięciu zaćmień planety wykazała obecność znacznych ilości wodoru, wysoką zawartość tlenku węgla oraz relatywnie niewielkie stężenie dwutlenku węgla.
Naukowcy zauważyli również zmienność w danych zebranych podczas kolejnych obserwacji. Sugeruje to, że atmosfera planety jest dynamiczna i może być kształtowana przez procesy wulkaniczne. Badacze przypuszczają, że z wnętrza planety wydostają się gazy, które tworzą tymczasowe chmury, okresowo ochładzające powierzchnię, zanim zostaną rozproszone przez dalsze wyziewy wulkaniczne.
Ponieważ wtórne atmosfery planet skalistych są kształtowane przez skład wnętrza i późniejsze odgazowywanie, skład ich atmosfer jest bezpośrednio powiązany ze stanem redoks ich wnętrza. Preferencja dla modeli bogatych w wodór, wraz ze stromymi inwersjami, które wytwarzają, sugeruje zatem wnętrze o stosunkowo niskiej lotności tlenu, co jest zgodne z odgazowywaniem z zredukowanego oceanu magmy.
Wgląd w chemię wnętrza planety
Stan redoks planety opisuje chemiczną równowagę między tlenem a wodorem i żelazem w jej wnętrzu. W przypadku 55 Cancri e wyniki wskazują na dominację wodoru nad tlenem. Dzięki temu, że atmosfera działa jak lustro procesów zachodzących głęboko pod powierzchnią, obserwacje te stanowią rzadką okazję do poznania składu chemicznego wnętrza obcego świata.
Lawa jako cecha charakterystyczna egzoplanet
W ciągu ostatniej dekady astronomowie zidentyfikowali wiele egzoplanet typu „lawa”, które wykazują ekstremalne warunki fizyczne. Choć 55 Cancri e odkryto już w 2004 roku, obecnie dysponujemy znacznie szerszym katalogiem podobnych obiektów. Poniżej przedstawiono wybrane przykłady takich planet wraz z ich okresami orbitalnymi:
Warto podkreślić różnicę w mechanizmach napędzających wulkanizm na tych obiektach w porównaniu do księżyca Jowisza, Io. Wulkanizm na Io jest wynikiem tzw. ogrzewania pływowego – grawitacja Jowisza nieustannie rozciąga i ściska księżyc, generując ciepło wewnętrzne. W przypadku egzoplanet takich jak 55 Cancri e, głównym źródłem energii jest ekstremalne promieniowanie gwiazdy macierzystej. Ponieważ planety te są zazwyczaj zablokowane pływowo (zawsze zwrócone tą samą stroną do gwiazdy), roztopiona skała koncentruje się głównie na wiecznie oświetlonej półkuli.
Dalsze badania z wykorzystaniem możliwości teleskopu Webba pozwolą naukowcom lepiej zrozumieć procesy formowania się i ewolucji najbardziej ekstremalnych skalistych światów w naszej galaktyce.
