На экзопланете WASP-17b, расположенной в 1300 световых годах от Земли, зафиксировали признаки атмосферных явлений, напоминающих солнечные столбы и гало. На нашей планете они возникают, когда кристаллы льда выстраиваются определенным образом.
В 2023 году в облаках «раздутого» горячего юпитера WASP-17b впервые обнаружили нанокристаллы кремнезема (одни из самых распространенных минералов на Земле), которые формируются в верхних слоях атмосферы при температуре примерно 1500 градусов Цельсия. Открытие стало неожиданностью, поскольку обычно подобные частицы встречаются на коричневых карликах и более прохладных экзопланетах. Напомним, такие горячие юпитеры, как WASP-17b, предположительно состоят из гелия и водорода, с небольшими примесями углекислого газа и водяного пара.
Авторы нового исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal Letters, смоделировали эффект направленности кристаллов кварца, обнаруженных с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Эти крошечные частицы вытянутой формы могут быть ответственны за формирование солнечных столбов и гало, знакомых жителям северных широт на Земле.
Поясним: из-за ураганных ветров на WASP-17b (их скорость достигает до 5000 метров в секунду) кристаллы могут механически выравниваться по направлению движения воздуха — аналогичный механизм предложили в 1950-х годах для объяснения выравнивания пыли в межзвездной среде, хотя он так и не получил подтверждения.
Элайджа Малленс (Elijah Mullens) и Николь Льюис (Nikole Lewis) из Корнеллского университета (США) предположили, что ориентация кристаллов вдоль потока может влиять на их способность рассеивать и поглощать инфракрасное излучение. Расчеты показали, что механическая направленность действительно приводит к различиям в спектре, сравнимым с сигналами, зафиксированными с помощью спектрометра MIRI, установленного на борту «Уэбба».
Однако, сравнив результаты с реальными данными наблюдений WASP-17b, исследователи обнаружили, что полностью объяснить наблюдаемый спектр только направленностью кристаллов нельзя. Это может указывать либо на присутствие других полиморфов кварца в атмосфере, либо на пробелы в понимании свойств таких частиц.
Авторы научной работы отметили, что их результаты — лишь первый шаг к изучению направления и ориентации аэрозолей в атмосферах других миров: их влияние на наблюдаемые характеристики могут быть существенными, особенно с учетом ураганных ветров и высоких температур.
Чтобы помочь коллегам анализировать данные «Уэбба», Малленс и Льюис добавили в программный код POSEIDON 144 новые модели аэрозолей с учетом ориентации и температуры. Хотя напрямую увидеть солнечные столбы на экзопланетах нельзя, новые результаты позволяют больше узнать о динамике инопланетных атмосфер и выравнивании кристаллов, отражающих и преломляющих звездный свет.