Астрономія
Астрономія

Симуляція показала особливий тектонічний режим у припливно захопленої надземлі

Астрономи змоделювали динаміку внутрішніх шарів припливно захопленої надземлі LHS 3844b та виявили три можливих тектонічних режимів для неї. Два з них пов’язані з перенесенням матеріалу з однієї півкулі в іншу через різницю температур на нічній та денній стороні. Такий режим відсутній у Сонячній системі та раніше ніколи не фіксувався на екзопланетах. Відповідна стаття надрукована у журналі Astrophysical Journal Letters.

Universität Bern / University of Bern, Thibaut Roger

Universität Bern / University of Bern, Thibaut Roger

Яку планету аналізували вчені?

Екзопланета LHS 3844b розташована на відстані 15 парсек (49 світлових років) та обертається навколо червоного карлика. Радіус LHS 3844b становить 1,3 радіусів Землі. Цій екзопланеті потрібно лише 11 годин, щоб здійснити один оберт навколо світила. Відстань між ними настільки коротка, що планета припливно захоплена своєю зіркою, тобто завжди повернута до неї однією своєю стороною. Температури на цій стороні сягають 1040 Кельвінів (767 градусів Цельсія), а на нічній стороні становлять близько 0 Кельвінів (мінус 273 градусів Цельсія). Перерозподіл тепла на LHS 3844b є неефективним, тому на планеті немає ані істотного розплаву поверхні, ані активної атмосфери.

Художнє зображення LHS 3844b. NASA, JPL-Caltech, R. Hurt (IPAC) / Wikimedia Commons

Художнє зображення LHS 3844b. NASA, JPL-Caltech, R. Hurt (IPAC) / Wikimedia Commons

Як виражається тектонічна активність на екзопланетах?

Тектоніка плит на Землі є фундаментальною складовою довготривалих геологічних циклів, які сприяють обміну леткими речовинами між внутрішніми частинами планети та її атмосферою. Ці цикли регулюють клімат і забезпечують необхідні елементи і сполуки для підтримання організмів на Землі, а отже, є важливими для розуміння придатності екзопланет для життя. Вчені дізналися про земну тектоніку плит внаслідок картографування морського дна та сейсмології, але ці методи не можна використовувати для позасонячних планет.

Тектонічні режими проявляються у внутрішній динаміці планети, зокрема, у способі та силі конвекції матеріалів зовнішньої силікатної оболонки — мантії. Тобто, тектонічні режими є поверхневим вираженням мантійного потоку, що тягнеться вглиб планети. Щоб дізнатися більше про тектонічні режими на LHS 3844b, дослідники проаналізували її криву термальних фаз — варіації інфрачервоного випромінювання планети, пов’язані з її орбітальною фазою. Вони прив’язали ці дані до числових моделей внутрішнього потоку планети та виявили можливі тектонічні режими.

Що показала симуляція?

Експерименти дозволяють припустити, що на LHS 3844b може існувати тектоніка півкуль: одна зі сторін планети характеризується висхідним, а інша низхідним мантійним потоком. Таким чином, матеріал мантії переміщується між півкулями. Розплавлений матеріал на денній стороні буде легшим, а тому тече вгору. Однак деякі з моделювань команди також показали протилежний напрямок потоку. Усе через зміну в'язкості, пов’язану з температурою: холодний матеріал є жорсткішим і тому гірше занурюється всередину, і натомість також може текти вверх. Висхідний потік може призвести до часткових розплавів поверхні та газоутворення на одній зі сторін планети. Якщо це дійсно так, це можна буде зафіксувати через зміну складу і властивостей тимчасової атмосфери над цією стороною LHS 3844b.

Еволюція різних тектонічних режимів на планеті. Секції A3, B3, C3 та D3 демонструють висхідні та низхідні потоки у мантії, нижче на діаграмах вказано синіми та червоними лініями еволюцію довготи цих потоків залежно від часу. Tobias G. Meier et al.

Еволюція різних тектонічних режимів на планеті. Секції A3, B3, C3 та D3 демонструють висхідні та низхідні потоки у мантії, нижче на діаграмах вказано синіми та червоними лініями еволюцію довготи цих потоків залежно від часу. Tobias G. Meier et al.

Нещодавно вчені встановили, що рух літосферних плит був відстутній на Венері в минулому та змоделювали тектоніку плит на Землі протягом останнього мільярда років. Про те, якими бувають позасонячні планети, читайте у нашому матеріалі «Що таке екзопланети?»