Woda to gorący temat w badaniu planet pozasłonecznych, także „gorących jowiszów”, których masy podobne są do masy Jowisza, ale które krążą znacznie bliżej swojej gwiazdy macierzystej niż Jowisz. Ich powierzchnie mogą osiągać temperaturę nawet 1100 stopni Celsjusza, przez co jakakolwiek woda w nich obecna przyjmowałaby postać pary wodnej.
Astronomowie odkryli wiele gorących jowiszów, w których atmosferach znajduje się woda. W innych z kolei w ogóle nie ma wody. Naukowcy z NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii jakie wspólne cechy charakteryzują atmosfery tych olbrzymich planet.
Badacze skupili się na zbiorze gorących jowiszów badanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Okazało się, że atmosfery około połowy planet skrywały się pod warstwą chmur lub mgieł.
„Motywacją do przeprowadzenia tych badań była chęć sprawdzenia jak te planety można podzielić na grupy i czy dzielą one jakieś wspólne właściwości atmosfer,” mówi Aishwarya Iyer, student z California State University w Northridge, który kierował zespołem badawczym.
Wyniki badań opublikowane 1 czerwca w periodyku Astrophysical Journal wskazują, że warstwy chmur oraz mgieł mogą utrudniać wykrywanie znacznych ilości wody w atmosferach za pomocą teleskopów kosmicznych. Same chmury najprawdopodobniej nie składają się z wody – planety w tej próbce są zbyt gorące, aby mogły na nich występować chmury składające się z wody.
„Chmury lub mgły wydają się być obecne praktycznie na każdej badanej przez nas planecie,” mówi Iyer. „Trzeba uwzględniać możliwość występowania chmur oraz mgieł – w przeciwnym razie możemy zaniżyć szacunki dotyczące ilości wody w atmosferze egzoplanety o czynnik dwa.”
W ramach badania naukowcy przyjrzeli się zestawowi 19 gorących jowiszów wcześniej obserwowanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Zamontowana na teleskopie kamera Wide Field Camera 3 wykryła parę wodną w atmosferach 10 z tych planet oraz brak wody na pozostałych dziewięciu. Jednak te informacje pojawiły się w kilkunastu różnych badaniach. Metody analizy i interpretacji różniły się między tymi badaniami, bowiem były to całkowicie osobne, niezależne od siebie badania. Jak dotąd nie przeprowadzono przekrojowej analizy tych planet.
Aby móc porównać planety i poszukać między nimi zależności, zespół naukowców z JPL musiał ustandaryzować dane: naukowcy połączyli zestawy danych dotyczących wszystkich 19 gorących jowiszów i stworzyli uśrednione widmo dla tej grupy planet. Następnie porównano dane z modelami atmosfer czystych i pozbawionych chmur, jak i atmosfer charakteryzujących się różnymi grubościami chmur.
Naukowcy ustalili, że praktycznie w przypadku każdej badanej przez nich planety, chmury lub mgły blokowały średnio połowę atmosfery.
„W przypadku niektórych planet, woda wystaje nad warstwę chmur lub mgieł, a pod nimi może znajdować się jeszcze więcej wody,” mówi Iyer.
Naukowcy nie znają jeszcze natury tych chmur lub mgieł, a nawet nie wiedzą z czego one się składają.
„Fakt, że chmury i mgły występują praktycznie na wszystkich badanych przez nas planetach jest zaskakujący,” mówi Robert Zellem, współautor badania.
Implikacje tych wyników zgadzają się z wynikami opublikowanymi w periodyku Nature 14 grudnia 2015 roku. W tym badaniu, naukowcy wykorzystali dane zebrane przez Kosmiczne Teleskopy Hubble’a i Spitzera i na ich podstawie stwierdzili, że chmury lub mgły mogą ukrywać wodę w atmosferach gorących jowiszów. W ramach nowych badań wykorzystano dane dotyczące egzoplanet zebrane przez jeden instrument Hubble’a tak, aby można było jednorodnie scharakteryzować większą grupę gorących jowiszów.
Opisane powyżej badania mogą mieć istotny wpływ na dalsze badania prowadzone za pomocą przyszłych obserwatoriów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Egzoplanety charakteryzujące się grubymi warstwami chmur, blokującymi możliwość wykrycia wody czy innych substancji nie będą pożądanymi celami szerszych badań.
Naukowcy uważają, że uzyskane przez nich wyniki będą także pomocne przy rozwiązywaniu zagadki formowania się planet.
„Czy te planety powstały tam gdzie teraz się znajdują, czy może powstały w większej odległości od gwiazdy macierzystej, a następnie się do niej zbliżyły? Wiedza o obfitości cząsteczek takich jak woda może pomóc nam znaleźć odpowiedzi na te pytania,” mówi Zellem.
Źródło: NASA