Supersoniske vinde, stenet regn varslet på lavaplaneten

Blandt de mest ekstreme planeter, der er opdaget ud over kanterne af vores solsystem, er lavaplaneter:brændende varme verdener, der kredser så tæt på deres værtsstjerne, at nogle regioner sandsynligvis er oceaner af smeltet lava. Ifølge forskere fra McGill University, York University, og Indian Institute of Science Education, atmosfæren og vejrcyklussen på mindst én sådan exoplanet er endnu mærkeligere, med fordampning og udfældning af sten, supersoniske vinde, der raser over 5000 km/t, og et magmahav 100 km dybt.

I en undersøgelse offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , forskerne bruger computersimuleringer til at forudsige forholdene på K2-141b, en exoplanet på størrelse med jorden med en overflade, ocean, og atmosfæren alle består af de samme ingredienser:sten. Det ekstreme vejr, der var forudsagt af deres analyse, kan permanent ændre overfladen og atmosfæren af ​​K2-141b over tid.

"Undersøgelsen er den første til at lave forudsigelser om vejrforhold på K2-141b, der kan detekteres på hundredvis af lysår væk med næste generations teleskoper såsom James Webb Space Telescope, " siger hovedforfatter Giang Nguyen, en ph.d. studerende ved York University, der arbejdede under supervision af McGill University Professor Nicolas Cowan på undersøgelsen.

To tredjedele af exoplaneten står over for endeløst dagslys

Ved at analysere exoplanetens belysningsmønster, holdet opdagede, at omkring to tredjedele af K2-141b vender mod evigt dagslys – i stedet for den oplyste halvkugle, vi er vant til på Jorden. K2-141b tilhører en undergruppe af klippeplaneter, der kredser meget tæt på deres stjerne. Denne nærhed holder exoplaneten gravitationsmæssigt låst på plads, hvilket betyder, at den samme side altid vender mod stjernen.

Natsiden oplever kolde temperaturer på under -200 C. Dagsiden af ​​exoplaneten, ved anslået 3000 C, er varmt nok til ikke kun at smelte sten, men også fordampe dem, i sidste ende skabe en tynd atmosfære i nogle områder. "Vores fund betyder sandsynligvis, at atmosfæren strækker sig lidt ud over kysten af ​​magmahavet, gør det nemmere at se med rumteleskoper, siger Nicolas Cowan, en professor ved Institut for Jord- og Planetvidenskab ved McGill University.

Ligesom Jordens vandkredsløb, kun med sten

Bemærkelsesværdigt, stendampatmosfæren skabt af den ekstreme varme undergår nedbør. Ligesom vandkredsløbet på Jorden, hvor vandet fordamper, stiger op i atmosfæren, kondenserer, og falder tilbage som regn, det samme gør natrium, siliciummonoxid, og siliciumdioxid på K2-141b. På jorden, regn flyder tilbage i havene, hvor det igen vil fordampe og vandets cyklus gentages. På K2-141b, mineraldampen dannet af fordampet sten bliver fejet til den kolde natside af supersoniske vinde og klipper "regner" tilbage ned i et magmahav. De resulterende strømme flyder tilbage til den varme dag side af exoplaneten, hvor sten fordamper igen.

Stadig, cyklussen på K2-141b er ikke så stabil som den på Jorden, siger forskerne. Magmahavets returstrøm til dagsiden er langsom, og som et resultat forudsiger de, at mineralsammensætningen vil ændre sig over tid - til sidst ændre selve overfladen og atmosfæren af ​​K2-141b.

"Alle klippeplaneter, inklusive Jorden, startede som smeltede verdener, men blev derefter hurtigt afkølet og størknet. Lavaplaneter giver os et sjældent glimt på dette stadium af planetarisk udvikling, " siger professor Cowan fra Institut for Jord- og Planetvidenskab.

Det næste trin vil være at teste, om disse forudsigelser er korrekte, siger forskerne. Holdet har nu data fra Spitzer-rumteleskopet, der skulle give dem et første indblik i exoplanetens dag- og nattemperaturer. Med James Webb Space Telescope opsendelse i 2021, de vil også være i stand til at verificere, om atmosfæren opfører sig som forudsagt.