Κάθε πρωί στον γιγάντιο εξωπλανήτη WASP-94A b, σύννεφα φτιαγμένα από βραχώδη ορυκτά συγκεντρώνονται στον ουρανό. Μέχρι το βράδυ αυτά τα σύννεφα είχαν φύγει.
Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι ανακάλυψαν αυτόν τον δραματικό ημερήσιο καιρικό κύκλο σε μια μακρινή Γη, που βρίσκεται στον αστερισμό Μικροσκόπιο, περίπου 700 έτη φωτός από τη Γη. Τα ευρήματα είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες παρατήρησαν απευθείας την ποδηλασία των νεφών σε έναν θερμό εξωπλανήτη του Δία.
Η ανακάλυψη έδωσε στους ερευνητές μια πιο ξεκάθαρη εικόνα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, βοηθώντας τους να κατανοήσουν καλύτερα από τι αποτελείται η Γη και πώς συμπεριφέρεται το κλίμα της. Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό επιστήμη.
“Παρακολουθώ εξωπλανήτες εδώ και 20 χρόνια και η γενική συννεφιά είναι ένα αγκάθι στο μάτι μας. Γνωρίζουμε εδώ και αρκετό καιρό ότι τα σύννεφα είναι διαδεδομένα στους καυτούς Δία, κάτι που είναι ενοχλητικό επειδή είναι σαν να προσπαθείς να κοιτάξεις τον πλανήτη μέσα από ένα ομιχλώδες παράθυρο”, δήλωσε ο συν-συγγραφέας και πρόγραμμα PI, David Plansburgs of Earth Science, David Plansburgs of Earth Science, David Plansburg. Στο Johns Hopkins. «Όχι μόνο μπορέσαμε να ξεκαθαρίσουμε τη σκηνή, αλλά μπορέσαμε τελικά να εντοπίσουμε από τι αποτελούνται τα σύννεφα και πώς συμπυκνώνονται και εξατμίζονται καθώς κινούνται γύρω από τον πλανήτη».
Ακραία καιρικά φαινόμενα στο WASP-94A β
Για να μελετήσουν το WASP-94A b, οι επιστήμονες παρατήρησαν τον πλανήτη καθώς διέσχιζε μπροστά από το άστρο του. Κατά τη διάρκεια αυτής της διέλευσης, το JWST μπόρεσε να εξετάσει τις μπροστινές και τις πίσω άκρες του πλανήτη ξεχωριστά καθώς περνούσαν μέσα από το φως των αστεριών.
Το μπροστινό άκρο αντιπροσωπεύει την πρωινή πλευρά του πλανήτη, όπου οι ατμοσφαιρικοί άνεμοι μεταφέρουν αέρα από την πιο δροσερή πλευρά της νύχτας στην πιο ζεστή πλευρά της ημέρας. Το πίσω άκρο λειτουργεί ως η βραδινή πλευρά, όπου ο άνεμος στρέφεται προς το σκοτάδι.
Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν μια εντυπωσιακή διαφορά ανάμεσα στις πρωινές και τις βραδινές συνθήκες. Η πρωινή πλευρά ήταν γεμάτη με σύννεφα από πυριτικό μαγνήσιο, ένα ορυκτό που βρίσκεται συνήθως σε βράχους στη Γη. Το βράδυ όμως ήταν σχεδόν συννεφιασμένο.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι υπάρχουν δύο πιθανές εξηγήσεις για το αόρατο σύννεφο. Μια ιδέα είναι ότι οι ισχυροί άνεμοι παρασύρουν τα σύννεφα βαθύτερα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη τις μέρες που καίνε, κρύβοντάς τα ουσιαστικά από το οπτικό πεδίο. Μια άλλη πιθανότητα είναι τα σύννεφα να εξατμίζονται καθώς κινούνται σε θερμοκρασίες άνω των 1.000 βαθμών, παρόμοια με την πρωινή ομίχλη στη Γη, αλλά σε πολύ πιο ακραίες συνθήκες.
“Ήταν μια τεράστια έκπληξη. Οι άνθρωποι περίμεναν κάποιες διαφορές, όπως το πρωί να είναι πιο δροσερό από το βράδυ – είναι κάτι φυσικό που βιώνουμε εδώ στη Γη”, είπε ο Singh. «Αλλά αυτό που είδαμε ήταν μια τεράστια διαφορά στον καιρό και την κάλυψη των νεφών και στις δύο πλευρές του πλανήτη, και αυτό άλλαξε ολόκληρη την εικόνα μας για τον πλανήτη».
Ο James Webb Pierce μέσω του Alien Cloud
Ο καθαρός βραδινός ουρανός έδωσε στους επιστήμονες μια ευκαιρία που προηγουμένως ήταν αδύνατη με παλαιότερα τηλεσκόπια όπως το Hubble. Απομονώνοντας την πλευρά του πλανήτη χωρίς σύννεφα, οι ερευνητές μπορούν να εξετάσουν απευθείας την ατμόσφαιρα αντί να υπολογίζουν κατά μέσο όρο τις νεφελώδεις και καθαρές περιοχές μαζί.
«Με το τηλεσκόπιο Hubble, όταν κάνουμε τέτοιες παρατηρήσεις, έχουμε μια μέση άποψη ολόκληρου του πλανήτη με πληροφορίες από τα σύννεφα και την ατμόσφαιρα συνδυασμένες και δυσδιάκριτες», είπε ο πρώτος συγγραφέας Sagnik Mukherjee, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο State University της Αριζόνα που ήταν φοιτητής στο Johns Hopkins και στο UC Santa Cruz κατά τη διάρκεια της έρευνας. «Αυτή η προσέγγιση με το JWST μας επέτρεψε να τοπικοποιήσουμε τις παρατηρήσεις μας, κάτι που μας βοήθησε να δούμε τους κύκλους του cloud».
Τα σαφή δεδομένα έλυσαν ένα μακροχρόνιο μυστήριο σχετικά με τη χημεία του πλανήτη. Προηγούμενες μετρήσεις έχουν προτείνει ότι το WASP-94A b περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερο οξυγόνο και άνθρακα από τον Δία, κάτι που δεν συνάδει με τις υπάρχουσες θεωρίες σχηματισμού πλανητών.
Οι νέες παρατηρήσεις δίνουν μια πολύ διαφορετική εικόνα. Οι επιστήμονες υπολογίζουν τώρα ότι ο πλανήτης περιέχει περίπου πέντε φορές περισσότερο οξυγόνο και άνθρακα από τον Δία, καθιστώντας τον πολύ περισσότερο παρόμοιο με τον γιγάντιο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Ένα νέο παράθυρο για τις εξωγήινες ατμόσφαιρες
Οι θερμοί Δίας είναι γιγάντιοι πλανήτες αερίων που περιφέρονται πολύ κοντά στα αστέρια τους, ακόμη πιο κοντά από ό,τι ο Ερμής σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Λόγω της έντονης θερμότητας και ακτινοβολίας τους, αυτοί οι πλανήτες παρέχουν στους επιστήμονες ιδανικά φυσικά εργαστήρια για τη μελέτη της ατμοσφαιρικής χημείας και της συμπεριφοράς των νεφών κάτω από ακραίες συνθήκες.
Μετά τη μελέτη του WASP-94A b, η ερευνητική ομάδα εξέτασε οκτώ πολύ θερμούς Δία και εντόπισε παρόμοια σύννεφα σε δύο άλλες Γη: WASP-39 b και WASP-17 b.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές σχεδιάζουν να επεκτείνουν την αναζήτηση χρησιμοποιώντας ένα μεγαλύτερο πρόγραμμα παρατήρησης JWST που θα διερευνήσει τους κύκλους νεφών σε πολλούς εξωπλανήτες, συμπεριλαμβανομένου ενός ασυνήθιστου γίγαντα αερίου που ταξιδεύει μέσω της κατοικήσιμης ζώνης σε μια έκκεντρη τροχιά.
