Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет
С тех пор как в 1995 году была открыта первая планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, стало ясно, что планеты и планетные системы более разнообразны, чем мы могли себе представить. Такие экзопланеты дают нам возможность изучить, как планеты ведут себя в разных ситуациях. И изучение их атмосферы является важной частью головоломки.


Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) — самый большой телескоп в космосе. Запущенный на Рождество 2021 года, он стал идеальным инструментом для исследования миров. Теперь ученые впервые использовали телескоп, чтобы раскрыть химический состав экзопланеты. И данные, выпущенные в виде препринта (еще не опубликованы в рецензируемом журнале), предлагают некоторые неожиданные результаты.

Многие экзопланеты находятся слишком близко к своим родительским звездам, чтобы даже этот мощный телескоп мог их различить. Но мы можем использовать трюк, наблюдая, как планета проходит перед своей звездой. Во время транзита планета блокирует небольшую часть звездного света, и еще меньшая часть звездного света фильтруется через внешние слои атмосферы планеты.

Газы в атмосфере поглощают часть света, оставляя отпечатки на звездном свете в виде уменьшения яркости определенных цветов или длин волн. JWST особенно подходит для изучения атмосферы экзопланет, потому что это инфракрасный телескоп. Большинство газов, находящихся в атмосфере, таких как водяной пар и углекислый газ, поглощают инфракрасный, а не видимый свет.

Международная группа исследователей экзопланет использовали JSTW для изучения планеты размером примерно с Юпитер под названием WASP-39b. В отличие от Юпитера, этому миру требуется всего несколько дней, чтобы совершить оборот вокруг своей звезды, поэтому его температура превышает 827°C. Это дает прекрасную возможность изучить, как планетарная атмосфера ведет себя в экстремальных температурных условиях.

Ученые использовали JWST, чтобы восстановить наиболее полный спектр этой планеты. По сути, эта работа представляет собой первую химическую инвентаризацию атмосферы планеты.


Известно, что большая часть атмосферы такой большой планеты должна состоять из смеси водорода и гелия — самых легких и самых распространенных газов во Вселенной. А телескоп Хаббл ранее обнаруживал там водяной пар, натрий и калий.

Ученые смогли подтвердить обнаружение и произвести измерение количества водяного пара. Данные также предполагают наличие других газов, включая двуокись углерода, угарный газ и неожиданно двуокись серы.

Имея измерения того, сколько каждого из этих газов присутствует в атмосфере, можно оценить относительное количество элементов, из которых состоят газы, — водорода, кислорода, углерода и серы. Планеты формируются в диске из пыли и газа вокруг молодой звезды, и ожидается, что разные количества этих элементов будут доступны молодой планете на разных расстояниях от звезды.

У WASP-39b относительно низкое количество углерода по сравнению с кислородом, что указывает на то, что он сформировался на большем расстоянии от звезды, где мог легко поглощать водяной лед с диска (увеличивая содержание кислорода), по сравнению с его нынешним состоянием на очень близкой орбита. Если планета мигрировала, это могло бы помочь в развитии теорий о формировании планет и поддержало бы идею, что планеты-гиганты в Солнечной системе на ранних этапах тоже изрядно двигались.

Сернистый ключ

Количество серы, которое было обнаружено по отношению к кислороду, довольно велико для WASP-39b. Ученые ожидают, что сера в молодой планетной системе будет больше сконцентрирована в кусках камня и щебня, чем в виде атмосферного газа. Таким образом, это указывает на то, что WASP-39b мог подвергнуться необычному количеству столкновений с серосодержащими кусками породы. Часть этой серы будет выпущена в виде газа.

В атмосфере планеты разные химические вещества реагируют друг с другом с разной скоростью в зависимости от того, насколько она горячая. Обычно они приходят в равновесное состояние, при этом общее количество каждого газа остается стабильным, поскольку реакции уравновешивают друг друга. Ученым удалось предсказать, какие газы будут в атмосфере WASP-39b для ряда начальных точек. Но никто из них не думал о двуокиси серы, вместо этого ожидая, что вся сера будет заперта в другом газе - сероводороде.

Недостающим элементом химической мозаики был процесс фотохимии, когда скорость определенных химических реакций определяется энергией фотонов — частиц света, исходящих от звезды, а не температурой атмосферы. Поскольку WASP-39b очень горячая, а реакции обычно ускоряются при более высоких температурах, не ожидалось, что фотохимия будет настолько важна, как оказалось.


Данные свидетельствуют о том, что водяной пар в атмосфере расщепляется светом на кислород и водород. Затем эти продукты будут реагировать с газообразным сероводородом, в конечном итоге удаляя водород и заменяя его кислородом с образованием диоксида серы.

Что дальше для JWST?

Фотохимия еще более важна на более холодных планетах, которые могут быть обитаемыми — озоновый слой на нашей планете формируется в результате фотохимического процесса. JWST будет наблюдать за скалистыми мирами в системе Trappist-1 в течение первого года. Некоторые из измерений уже были сделаны — и у всех этих планет температура более близкая к земной.

На некоторых из них может даже быть подходящая температура для жидкой воды на поверхности и, возможно, жизни. Понимание того, как фотохимия влияет на состав атмосферы, будет иметь решающее значение для интерпретации наблюдений телескопа Уэбба системы Trappist-1. Это особенно важно, поскольку явный химический дисбаланс в атмосфере может намекать на присутствие жизни, поэтому нужно знать о других возможных объяснениях этого.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
1
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
0
Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты рассказали исследователям о вероятном далеком происхождении летучих химических веществ Земли, некоторые из которых составляют строительные кирпичики жизни.

Они обнаружили, что около половины земных запасов летучего элемента цинка приходится на астероиды, происходящие из внешней части Солнечной системы — части за поясом астероидов, который включает планеты Юпитер, Сатурн и Уран. Предполагается, что из этого материала были получены и другие важные летучие вещества, такие как вода. Летучие вещества — это элементы или соединения, которые переходят из тв...
28.01.23 14:04
0
0
Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Телескоп Уэбба запечатлел раннее образование галактики

Астрономы из Центра космического рассвета (DAWN) раскрыли природу самой плотной области галактик, наблюдаемой космическим телескопом Джеймса Уэбба в ранней Вселенной.

Ученые считают, что это прародитель массивной галактики, похожей на Млечный Путь, наблюдаемой в то время, когда она все еще собиралась из более мелких галактик. Открытие подтверждает наше понимание того, как формируются галактики. Согласно нынешнему пониманию формирования структур во Вселенной, галактики формируются иерархическим образом, при этом небольшие структуры формируются сначала в очень р...
01.02.23 13:31
0
0
Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Молекулярные облака продлевают себе жизнь, постоянно собирая себя заново

Астрономы недавно обнаружили, что гигантские облака молекулярного водорода, место рождения звезд, могут жить десятки миллионов лет, так как отдельные молекулы постоянно разрушаются и собираются заново. Это новое исследование помогает внести важный вклад в понимание общей картины того, как рождаются звезды.

Чтобы создать звезды, сначала нужны гигантские облака молекулярного газообразного водорода. Это резервуары, которые могут подвергнуться катастрофическому коллапсу. При этом могут появиться сразу десятки и даже сотни звезд. Без резервуаров газа невозможно создать звезды, поэтому астрономов особенно интересует, как ведут себя эти облака. Эволюция облаков в галактической среде может рассказать об ист...
31.01.23 08:45
0
0
Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты раскрывают вероятное происхождение летучих химических веществ Земли

Метеориты рассказали исследователям о вероятном далеком происхождении летучих химических веществ Земли, некоторые из которых составляют строительные кирпичики жизни.

Они обнаружили, что около половины земных запасов летучего элемента цинка приходится на астероиды, происходящие из внешней части Солнечной системы — части за поясом астероидов, который включает планеты Юпитер, Сатурн и Уран. Предполагается, что из этого материала были получены и другие важные летучие вещества, такие как вода. Летучие вещества — это элементы или соединения, которые переходят из тв...
28.01.23 14:04
0
0
Внутреннее ядро Земли перестало вращаться?

Внутреннее ядро Земли перестало вращаться?

Внутренняя часть нашей планеты — очень загадочное место, и теперь ученые раскрыли новую странную тайну. Согласно новому исследованию, внутреннее ядро Земли недавно перестало вращаться относительно поверхности в рамках многолетнего цикла.

С тысячами километров горных пород на пути трудно получить хорошее представление о том, что именно происходит в центре Земли. Ученым приходится изучать его косвенно, измеряя изменения магнитного поля, древние кристаллы или то, как сейсмические волны от землетрясений распространяются сквозь разные слои. Это помогло геологам узнать новые детали, в том числе то, что ядро могло состоять из суперионног...
26.01.23 10:17
0