Znanstvenici sa Stanforda pronašli su objašnjenje zašto vrući planeti prekriveni lavom, koji kruže vrlo blizu svojih zvijezda, uspijevaju zadržati guste atmosfere milijardama godina unatoč intenzivnom zvjezdanom zračenju.
Nova studija objavljena u časopisu The Astrophysical Journal Letters pokazuje da rastaljena stijena koja se slijeva površinom takvih planeta usporava otpuštanje plinova iz unutrašnjosti u atmosferu, čime se balansira gubitak uzrokovan zvjezdanim zračenjem. Drugim riječima, lava djeluje kao prirodni ventil koji regulira protok plinova i omogućuje atmosferi da opstane.
Ovo otkriće proširuje takozvani koncept „kozmičke obale” (cosmic shoreline), koji opisuje granicu između planeta koji imaju i onih koji nemaju atmosferu. Problem je nastao kada su otkriveni planeti poput 55 Cancri e, „super-Zemlje” gotovo osam puta masivnije od našeg planeta, koja orbitira dvadeset puta bliže svojoj zvijezdi nego Merkur Suncu. Unatoč ekstremnim uvjetima, teleskop James Webb otkrio je 2024. godine da taj planet posjeduje iznenađujuće gustu atmosferu.
Kozmički sprud kao novo područje
Istraživači predvođeni Barronom Nguyenom, studentom iz laboratorija profesorice Laure Schaefer, predlažu postojanje novog režima koji nazivaju „kozmički sprud” (cosmic sandbar), po uzoru na pješčane grebene u zemaljskim oceanima. Planeti smješteni između obale i spruda nalaze se u takozvanoj „dolini bez zraka” – dovoljno su blizu zvijezde da im atmosfera bude ogoljena, ali se prebrzo ohlade da bi je obnovili.
Model koji su istraživači sastavili simulira izmjenu plinova između atmosfere i rastaljene površine, uzimajući u obzir bijeg plinova u svemir te hlađenje i skrućivanje lave. Rezultati pokazuju da atmosfere mogu biti regulirane ili bijegom plinova u svemir ili njihovim otpuštanjem iz planeta, poznatim kao „outgassing”. Kozmički sprud obuhvaća vruće planete na kojima outgassing balansira bijeg plinova.
„Gdje je granica između svjetova bez zraka i onih koji mogu održati atmosferu, jedno je od glavnih otvorenih pitanja u planetarnoj znanosti”, kaže Schaefer. „Novi model proširuje naše razumijevanje te granice i čimbenika koji određuju gdje ona leži za određene zvijezde i planete.”
Novi pogled na nastanjivost
Ova otkrića dolaze u vrijeme kada se potraga za izvanzemaljskim životom sve više okreće od „slijeđenja vode” prema „slijeđenju atmosfera”. Kozmička obala pojavila se kao obećavajuća metoda za identifikaciju potencijalno nastanjivih svjetova, no otkrića poput 55 Cancri e dovela su je u pitanje. Sada se čini da koncept ipak nije mrtav.
„Veliki zaključak naše studije je da kozmička obala nije izgubljena stvar”, ističe Nguyen. „Postojao je određeni pesimizam zbog ovih svjetova prekrivenih lavom, ali sada znamo da postoji širi skup parametara koji planetu mogu omogućiti stvaranje i održavanje atmosfere.”
Ovo istraživanje otvara pitanje koje izvor ne postavlja: ako planeti prekriveni lavom mogu održati atmosfere milijardama godina, što to znači za potragu za životom na drugim vrućim svjetovima? Možda smo dosad previše fokusirani na „umjerene” planete u nastanjivim zonama, dok bi upravo ekstremni svjetovi mogli kriti iznenađenja. Odgovor na to pitanje mogli bi donijeti budući pregledi egzoplaneta, koji će, prema riječima istraživača, dodatno razraditi i nadograditi koncept kozmičke obale s novim sprudom.