Η χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) για την παρατήρηση του εξωπλανήτη 55 Cancri e (55 Cnc e) προσφέρει νέα δεδομένα για τη σύνθεση και τη δυναμική των κόσμων που καλύπτονται από λάβα.
Ο συγκεκριμένος πλανήτης, ο οποίος χαρακτηρίζεται ως «Υπερ-Γαία» με ακτίνα 1.88 φορές και μάζα 8 φορές μεγαλύτερη από τη Γη, βρίσκεται σε απόσταση περίπου 41 ετών φωτός. Είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος με ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο, ολοκληρώνοντας μια πλήρη περιφορά σε μόλις 0.7 ημέρες. Αυτή η εξαιρετικά κοντινή τροχιά προκαλεί το λιώσιμο της επιφάνειάς του στην πλευρά που βλέπει το άστρο.
Η σχετική μελέτη, η οποία υποβλήθηκε για δημοσίευση στο περιοδικό Nature Astronomy, βασίστηκε στην παρατήρηση πέντε εκλείψεων του εξωπλανήτη και τη σύγκριση των δεδομένων με τα υπάρχοντα μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης πλανητών λάβας.
Η χημική σύσταση και η επίδραση του εσωτερικού
Τα παραδοσιακά μοντέλα υπεδείκνυαν ότι οι πλανήτες λάβας διαθέτουν ατμόσφαιρες με υψηλή περιεκτικότητα σε μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η ατμόσφαιρα του 55 Cnc e αποτελείται πράγματι από μεγάλες ποσότητες CO και μικρότερες ποσότητες CO2, αλλά παρουσιάζει παράλληλα και υψηλά ποσοστά υδρογόνου.
Αυτή η προτίμηση στα μοντέλα που είναι πλούσια σε υδρογόνο υποδηλώνει ένα πλανητικό εσωτερικό με σχετικά χαμηλή πτητικότητα οξυγόνου. Η ατμόσφαιρα συνδέεται άμεσα με τη χημική ισορροπία μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου ή σιδήρου στο εσωτερικό του πλανήτη (redox state), υποδεικνύοντας ότι τα αέρια προέρχονται από την έκλυση ενός ωκεανού μάγματος με μειωμένο οξυγόνο.
Ενδείξεις για ηφαιστειακή δραστηριότητα και νέφη
Τα μεταβαλλόμενα δεδομένα ανάμεσα στις πέντε εκλείψεις που καταγράφηκαν από το JWST υποδηλώνουν την ύπαρξη μιας ενεργής ατμόσφαιρας. Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι οι αποκλίσεις αυτές μπορεί να αποτελούν ενδείξεις συνεχούς έκλυσης αερίων (outgassing) από το εσωτερικό ή τον σχηματισμό νεφών που προέρχονται από αυτή τη διαδικασία.
Τα συγκεκριμένα νέφη θα μπορούσαν να ψύχουν προσωρινά την επιφάνεια του εξωπλανήτη, μέχρι η επόμενη ισχυρή έκλυση αερίων να τα απομακρύνει, δημιουργώντας έναν δυναμικό κύκλο στην ατμόσφαιρά του.
Η διαφορά με άλλα ηφαιστειακά σώματα
Οι πλανήτες λάβας έχουν βρεθεί στο επίκεντρο της αστρονομικής έρευνας τα τελευταία χρόνια, με την ανακάλυψη σωμάτων όπως οι K2-141 b, L 98-59 d, TOI-561 b, HD 63433 d και CoRoT-7 b. Όλοι αυτοί οι κόσμοι είναι παλιρροϊκά κλειδωμένοι και βιώνουν ακραίες θερμοκρασίες λόγω της εγγύτητας στο μητρικό τους άστρο.
Υπάρχει όμως μια βασική διαφορά στον μηχανισμό που προκαλεί τη λάβα:
Στο ηφαιστειακό φεγγάρι του Δία, την Ιώ, η δραστηριότητα οφείλεται σε παλιρροϊκές δυνάμεις και θέρμανση που προκαλείται από τη βαρυτική έλξη του γιγάντιου πλανήτη, με αποτέλεσμα η λάβα να καλύπτει ολόκληρη την επιφάνεια.
Στον 55 Cnc e και στους υπόλοιπους αντίστοιχους εξωπλανήτες, το λιώσιμο της επιφάνειας είναι άμεσο αποτέλεσμα της έντονης εξωτερικής θερμότητας που δέχονται από τα άστρα τους, περιορίζοντας συχνά τη λάβα μόνο στην πλευρά που είναι μόνιμα στραμμένη προς το αστρικό φως.
