Ανακαλύφθηκε νέος εξωπλανήτης με συννεφιασμένη «ανατολή» και καθαρά «ηλιοβασιλέματα»

Η διαφορά είναι ότι δεν μιλάμε για ήπια φαινόμενα, αλλά για ακραίες θερμοκρασίες και υπερηχητικούς ανέμους σε έναν αέριο κόσμο που «καίγεται» από το άστρο του.

Η ανακάλυψη αυτή δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science και παρέχει μία λεπτομερής εικόνα για το πώς λειτουργεί η ατμόσφαιρα των γιγάντιων εξωπλανητών.

Ένας «καυτός Δίας» δύο όψεων

Το αντικείμενο της μελέτης είναι ο WASP-94A b , ένας «καυτός Δίας»: ένας αέριος πλανήτης παρόμοιος με τον Δία, σε μια τροχιά εξαιρετικά κοντά στο άστρο του. Ένα έτος εκεί διαρκεί μόνο λίγες γήινες ημέρες ενώ την ίδια στιγμή ο πλανήτης παραμένει «παλιρροιακά κλειδωμένος», δείχνοντας πάντα την ίδια όψη στον ήλιο του.

Το ένα ημισφαίριό του φωτίζεται διαρκώς ενώ το άλλο παραμένει στο απόλυτο σκοτάδι. Ανάμεσά τους βρίσκεται μια μεταβατική ζώνη, όπου οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν την ατμόσφαιρα παρατηρώντας πώς το φως του αστεριού διέρχεται από τα αέρια στρώματά του κατά τη διάρκεια μιας πλανητικής διέλευσης.

Εκεί ακριβώς εμφανίστηκε όμως και η έκπληξη... Οι παρατηρήσεις από το JWST αποκάλυψαν μια σημαντική διαφορά μεταξύ της «πρωινής» και της «βραδινής» ζώνης του πλανήτη. Στη φωτεινή πλευρά του, κυριαρχούν πυκνά σύννεφα, μειώνοντας τα φασματικά σήματα των υδρατμών, ενώ στην περιοχή όπου δύει το σούρουπο, η ατμόσφαιρα φαίνεται πολύ πιο καθαρή.

Ακραίος καιρικός κύκλος

Οι επιστήμονες εντόπισαν έναν γνήσιο εξωγήινο καιρικό κύκλο. Πιστεύουν ότι τα σύννεφα σχηματίζονται στις σχετικά ψυχρότερες περιοχές του πλανήτη, πιθανώς μέσω της συμπύκνωσης εξωγήινων ορυκτών και ενώσεων που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Ισχυροί ατμοσφαιρικοί άνεμοι μεταφέρουν στη συνέχεια αυτά τα σωματίδια σε θερμότερες περιοχές, όπου τελικά εξατμίζονται.

Στη Γη, τα σύννεφα αυτά αποτελούνται από νερό ή κρυστάλλους πάγου, ωστόσο σε αυτούς τους θερμούς πλανήτες, πιθανή είναι η συγκέντρωση πυριτικών αλάτων ή ατμοποιημένων ορυκτών. Οι διαφορές στην θερμοκρασία των δύο πλευρών του πλανήτη μπορούν να ξεπεράσουν τους 280 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που προκαλεί την εμφάνιση και εξάτμιση αερολυμάτων.

Τα νέα δεδομένα του JWST υποδηλώνουν επίσης ότι η κατανομή των νεφών δεν είναι ούτε ομοιόμορφη ούτε σταθερή. Οι παρατηρήσεις υποδεικνύουν μια εξαιρετικά δυναμική ατμόσφαιρα, στην οποία κυριαρχούν ρεύματα ικανά να αναδιανέμουν τη θερμότητα και την ύλη με τεράστιες ταχύτητες.

Λύθηκε ένα παλιό μυστήριο

Η ανακάλυψη είναι σημαντική καθώς για χρόνια υπήρχαν πολλές θεωρίες για τα αερολύματα των θερμών πλανητών του Δία. Η μία υποστήριζε ότι τα νέφη σχηματίζονται από το φαινόμενο της συμπύκνωσης, ενώ η άλλη έβαζε στο επίκεντρο τις φωτοχημικές ομίχλες, που δημιουργούνται από έντονη αστρική ακτινοβολία, παρόμοιες με εκείνες στον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου.

Οι νέες παρατηρήσεις σαφώς ευνοούν την πρώτη εξήγηση: τουλάχιστον σε αυτόν τον τύπο πλανήτη, τα σύννεφα φαίνεται να συμπεριφέρονται σαν δυναμικά καιρικά συστήματα που διέπονται από τη θερμοκρασία και την ατμοσφαιρική κυκλοφορία.

Το πρόβλημα της «κρυφής» ατμόσφαιρας

Αν και τα σύννεφα κάνουν αυτούς τους κόσμους πιο συναρπαστικούς, αποτελούν επίσης μια μεγάλη επιστημονική πρόκληση.

Για να μελετήσουν έναν εξωπλανήτη, οι αστρονόμοι αναλύουν πώς ορισμένα νέφη απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Αυτό το μοτίβο τους επιτρέπει να αναγνωρίζουν μόρια όπως το νερό, το διοξείδιο του άνθρακα ή το μεθάνιο. Ωστόσο, τα σύννεφα και η ομίχλη μπορούν να επισκιάσουν ορισμένα από αυτά τα σήματα και να παραμορφώσουν τις μετρήσεις.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας πλανήτης μπορεί να φαίνεται φτωχός σε νερό απλώς και μόνο επειδή τα σύννεφα κρύβουν την επιφάνειά του. Στην πραγματικότητα όμως, προηγούμενες μελέτες έχουν αποδείξει ότι υπάρχουν πλανήτες που σχηματίζουν εντελώς καθαρές ατμόσφαιρες έως εκείνες που καλύπτονται σε μεγάλο βαθμό από σύννεφα.

Τώρα γνωρίζουμε κάτι ακόμη πιο περίπλοκο: ένας μόνο πλανήτης μπορεί να έχει ζώνες που είναι ταυτόχρονα νεφελώδεις και καθαρές.

Πιο κοντά στην κατανόηση άλλων κόσμων

Το JWST εγκαινιάζει μια νέα εποχή. Η απλή ανίχνευση των εξωπλανητών δεν είναι πλέον αρκετή: τώρα αρχίζουμε να μελετάμε τη μετεωρολογία τους, τους ατμοσφαιρικούς κύκλους και τη χημεία τους με απόλυτη ακρίβεια.

Ο γαλαξίας WASP-94A b έχει γίνει ένα από τα καλύτερα παραδείγματα αυτής της νέας ατμοσφαιρικής αστρονομίας. Οι καλυμμένες με σύννεφα «ανατολές» και τα καθαρά «ηλιοβασιλέματα» του δείχνουν ότι ακόμη και οι πιο ακραίοι κόσμοι διαθέτουν πολύπλοκες, μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες, εκπληκτικά παρόμοιες με αυτές της Γης.

Η κατανόηση του πώς σχηματίζονται αυτά τα εξωγήινα νέφη είναι επίσης κρίσιμη για την ερμηνεία μικρότερων, δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών, καθώς η ατμόσφαιρα είναι ο σημαντικότερος ενδιάμεσος μεταξύ της επιφάνειας ενός κόσμου και του διαστήματος.