Międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez naukowców z KU Leuven w Holandii w trakcie swojego projektu badawczego przyjrzał się za pomocą teleskopu Jamesa Webba atmosferze egzoplanety WASP-107b. Zaglądając zaskakująco głęboko w atmosferę planety, badacze dostrzegli tam nie tylko parę wodną, czy dwutlenek siarki, ale także chmury składające się z piasku krzemianowego, które wiele mówią o tym, jak dynamiczna jest atmosfera tejże planety.
Odkrycie to nie byłoby w żaden sposób możliwe, gdybyśmy nie mieli do dyspozycji fantastycznych instrumentów obserwujących wszechświat w podczerwieni, takich jak MIRI zainstalowany na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Czytaj także: Atmosfera tej egzoplanety zaskakuje. Nikt się tam tego nie spodziewał
WASP-107b to nietypowa planeta gazowa, która, choć masą przypomina Neptuna, to już rozmiarami przypomina planetę znacznie większą od Neptuna. Naukowcy wskazują, że rozmiarami ten nietypowy glob bardziej zbliżony jest do Jowisza. To nietypowe połączenie wskazuje na nietypowo niską gęstość planety. W naszym układzie planetarnym tak rzadka planeta nie występuje.
Ta niska gęstość planety sprawia jednak, że jest ona doskonałym celem do badań atmosfery za pomocą teleskopów kosmicznych. Dzięki niskiej gęstości astronomowie byli w stanie zajrzeć aż pięćdziesiąt razy głębiej w atmosferę tego gazowego olbrzyma niż jesteśmy w stanie zajrzeć w atmosferę Jowisza. W ten sposób astronomowie nie tylko uważnie zbadali skład chemiczny atmosfery, ale także poznali jej dynamikę na różnych głębokościach.
Jednym z zaskoczeń podczas badania planety był całkowity brak metanu w składzie jej atmosfery. Według badaczy fakt ten świadczy o tym, że wnętrze planety musi być całkiem ciepłe, co z kolei oznacza, że ciepło wydajnie jest rozprowadzane po całej atmosferze planety. Jakby tego jednak było mało, żaden dotychczas wykorzystywany w badaniach model nie wskazywał na możliwość odkrycia dwutlenku siarki w atmosferze takiej planety. Tutaj z kolei jest tego związku chemicznego zaskakująco dużo. Możliwe jednak, że to właśnie niska gęstość atmosfery sprawia, że w tym przypadku jest inaczej. Z jednej strony gwiazda macierzysta w tym układzie emituje stosunkowo niewiele wysokoenergetycznych fotonów, z drugiej jednak strony, dzięki niskiej gęstości atmosfery planety, fotony te są w stanie dotrzeć na znacznie większe głębokości w atmosferze, gdzie są w stanie wywołać reakcje chemiczne niezbędne do wyprodukowania dwutlenku siarki.
Najciekawsze w tym wszystkim jest jednak to, że sygnały pochodzące od pary wodnej i dwutlenku siarki są dużo słabsze, niż mogłyby być, gdyby atmosfera planety nie posiadała chmur. W tym przypadku jest jednak inaczej, wysoko w atmosferze planety jakieś chmury przesłaniają emisję od pary wodnej i SO2.
Tak się jednak dobrze składa, że po raz pierwszy w historii astronomom udało się poznać skład chemiczny chmur w atmosferze odległej planety. Wszystko wygląd bowiem na to, że owe obłoki składają się z drobnych ziaren krzemionki, które na Ziemi są po prostu ziarnami piasku.
Czytaj także: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrywa wodę w atmosferze skalistej egzoplanety. Jest tylko jeden problem
Astronomowie przyznają, że obserwacje prowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba dają nam wgląd w egzoplanety pozwalający na zrewolucjonizowanie naszej wiedzy nie tylko o egzoplanetach, ale także o planetach naszego układu planetarnego.
Na Ziemi to woda zamarza w niskich temperaturach, tworząc chmury. W atmosferach gazowych olbrzymów, na których temperatura sięga 1000 stopni Celsjusza, krzemionka może zamarzać, tworząc ziarna w wyższych warstwach atmosfery.
Problem jednak polega na tym, że temperatura WASP-107b to ok. 500 stopni Celsjusza, a więc chmury piaskowe powinny powstawać znacznie głębiej w atmosferze planety. Powstaje zatem pytanie o to, jakim cudem te chmury występują tak wysoko.
Naukowcy podejrzewają, że ziarna piasku opadając w formie opadów w głębsze, gorętsze warstwy atmosfery odparowują i są ponownie wynoszone prądami w wyższe warstwy atmosfery, gdzie ponownie zamieniają się w ziarna. Mamy tutaj zatem do czynienia zasadniczo z podobnym cyklem, który na Ziemi dotyczy wody. Na WASP-107b krople deszczu zbudowane są z piasku.