NASA hjælper med at tyde, hvordan nogle fjerne planeter har sandskyer

De fleste skyer på Jorden er lavet af vand, men ud over vores planet findes de i mange kemiske varianter. Toppen af ​​Jupiters atmosfære er for eksempel dækket af gulfarvede skyer lavet af ammoniak og ammoniumhydrosulfid. Og i verdener uden for vores solsystem er der skyer sammensat af silikater, familien af ​​stendannende mineraler, der udgør over 90 % af Jordens skorpe. Men forskere har ikke været i stand til at observere de forhold, hvorunder disse skyer af små støvkorn dannes.

En ny undersøgelse, der vises i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society giver lidt indsigt:Forskningen afslører temperaturområdet, hvor silikatskyer kan dannes og er synlige i toppen af ​​en fjern planets atmosfære. Fundet blev afledt af observationer fra NASA's pensionerede Spitzer Space Telescope af brune dværge - himmellegemer, der falder mellem planeter og stjerner - men det passer ind i en mere generel forståelse af, hvordan planetariske atmosfærer fungerer.

"Forståelse af atmosfæren af ​​brune dværge og planeter, hvor silikatskyer kan dannes, kan også hjælpe os med at forstå, hvad vi ville se i atmosfæren på en planet, der i størrelse og temperatur er tættere på Jorden," siger Stanimir Metchev, professor i exoplanetstudier ved Western. University i London, Ontario, og medforfatter til undersøgelsen.

Overskyet kemi

Trinnene til at lave enhver type sky er de samme. Opvarm først nøgleingrediensen, indtil den bliver til en damp. Under de rigtige forhold kan den ingrediens være en række ting, herunder vand, ammoniak, salt eller svovl. Fang det, afkøl det lige nok til, at det kan kondensere, og voilà - skyer! Selvfølgelig fordamper sten ved en meget højere temperatur end vand, så silikatskyer er kun synlige på varme verdener, såsom de brune dværge, der blev brugt til denne undersøgelse, og nogle planeter uden for vores solsystem.

Selvom de danner sig som stjerner, er brune dværge ikke massive nok til at sætte gang i fusion, den proces, der får stjerner til at skinne. Mange brune dværge har atmosfærer, der næsten ikke kan skelnes fra gasdominerede planeter, såsom Jupiter, så de kan bruges som en proxy for disse planeter.

Før denne undersøgelse antydede data fra Spitzer allerede tilstedeværelsen af ​​silikatskyer i en håndfuld brune dværg atmosfærer. (NASAs James Webb-rumteleskop vil være i stand til at bekræfte disse typer skyer på fjerne verdener.) Dette arbejde blev udført i løbet af de første seks år af Spitzer-missionen (som blev opsendt i 2003), da teleskopet betjener tre kryogenisk afkølede instrumenter. I mange tilfælde var beviserne for silikatskyer på brune dværge observeret af Spitzer dog for svage til at stå alene.

Til denne seneste forskning samlede astronomer mere end 100 af disse marginale påvisninger og grupperede dem efter temperaturen på den brune dværg. Alle faldt inden for det forudsagte temperaturområde for, hvor silikatskyer skulle dannes:mellem omkring 1.900 grader Fahrenheit (ca. 1.000 grader Celsius) og 3.100 F (1.700 C). Mens de individuelle påvisninger er marginale, afslører de tilsammen et endegyldigt træk ved silikatskyer.

"Vi var nødt til at grave gennem Spitzer-dataene for at finde disse brune dværge, hvor der var en indikation af silikatskyer, og vi vidste virkelig ikke, hvad vi ville finde," siger Genaro Suárez, en postdoc-forsker ved Western University og hovedforfatter af det nye studie. "Vi var meget overraskede over, hvor stærk konklusionen var, når vi havde de rigtige data at analysere."

I atmosfærer, der er varmere end den øverste ende af området identificeret i undersøgelsen, forbliver silikater en damp. Under den nederste ende vil skyerne blive til regn eller synke lavere i atmosfæren, hvor temperaturen er højere.

Faktisk tror forskere, at silikatskyer findes dybt i Jupiters atmosfære, hvor temperaturen er meget højere, end den er på toppen, på grund af atmosfærisk tryk. Silikatskyerne kan ikke stige højere, for ved lavere temperaturer størkner silikaterne og forbliver ikke i skyform. Hvis toppen af ​​atmosfæren var tusindvis af grader varmere, ville planetens ammoniak- og ammoniumhydrosulfidskyer fordampe, og silikatskyerne kunne potentielt stige til toppen.

Forskere finder et stadig mere varieret menageri af planetariske miljøer i vores galakse. For eksempel har de fundet planeter med den ene side permanent vendt mod deres stjerne og den anden permanent i skygge - en planet, hvor skyer af forskellig sammensætning kan være synlige, afhængigt af den observerede side. For at forstå disse verdener skal astronomer først forstå de fælles mekanismer, der former dem. + Udforsk yderligere

Forskere forbedrer brune dværg vejrudsigter