Egzoplanetų ir mūsų kaimynių atmosferos slepia protu sunkiai suvokiamus reiškinius. Žemėje esame įpratę prie vandens ciklo ir švelnių vėjų, tačiau kituose pasauliuose temperatūra ir slėgis pasiekia kritines ribas.
Ten lyja brangakmeniais, o vėjas neša išsilydžiusį stiklą 2 km/s greičiu. Šie procesai vyksta dėl specifinės cheminės sudėties, milžiniškos gravitacijos ir artumo prie gimtosios žvaigždės.
Mokslininkai naudoja spektroskopiją, kad išanalizuotų šias tolimas audras ir suprastų, kaip veikia egzotiška kosminė chemija.
Kodėl kosminiai orai tokie ekstremalūs?
Ekstremalūs orai formuojasi dėl neįtikėtino slėgio ir temperatūros skirtumų, kurie nepalyginami su Žemės sąlygomis.
Dujų milžinėse, tokiose kaip Jupiteris ar Saturnas, nėra kieto paviršiaus, todėl audros gali siausti šimtmečius be jokios trinties, kuri jas nuslopintų. Milžiniškas slėgis atmosferos gilumoje priverčia paprastas dujas, pavyzdžiui, metaną, skilti ir virsti egzotiškais kristalais.
Tai reiškia, kad planetos vidinė struktūra yra nuolatinio virsmo būsenoje, kurioje kietos medžiagos gali tiesiog „tirpti“ skystų dujų sluoksniuose.
Tokie procesai sukuria galingus magnetinius laukus ir lemia planetos šiluminę spinduliuotę, kurią mes fiksuojame teleskopais.
Receptas, paverčiantis anglį brangakmeniu: kaip gamta paruošia deimantų lietų?
- Metanas (CH4): pagrindinė žaliava, kurios gausu dujų milžinių atmosferose.
- Žaibų išlydžiai: energijos šaltinis, reikalingas molekulių skaidymui.
- Ekstremalus slėgis: jėga, kuri supresuoja atomus į kristalinę gardelę.
- Temperatūros gradientas: būtinas sąlygas nustatantis veiksnys skirtinguose aukščiuose.
Paruošimas prasideda viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kai galingi žaibai suskaldo metano molekules į anglies ir vandenilio atomus. Laisvoji anglis pradeda kristi žemyn, jungdamasi į suodžių debesis, kurie dėl didėjančio slėgio pamažu virsta grafitu.
Vartojimas (procesas) tęsiasi krentant dar giliau, kur slėgis pasiekia tokią ribą, jog grafito atomai persitvarko į deimanto struktūrą. Šie „akmenukai“ krenta tūkstančius kilometrų, kol pasiekia tokią karštą zoną, kurioje deimantai galiausiai išsilydo ir tampa skystu anglies lietumi.
Kada tikėtis stebėjimų proveržio ir rezultatų
Pirmieji patvirtinimai apie egzotiškus orus pasirodo išanalizavus pro planetos atmosferą praėjusios žvaigždės šviesos spektrą. Kiekviena cheminė medžiaga palieka savo „atspaudą“, leidžiantį nustatyti, ar ten esama silikatų (stiklo), ar geležies garų.
Palengvėjimas mokslininkų darbe atsiranda tada, kai James Webb kosminis teleskopas pateikia didelės raiškos duomenis apie atmosferos temperatūros pasiskirstymą. Tai leidžia nubraižyti pirmąsias kitų pasaulių orų prognozes ir suprasti vėjų kryptis.
Tikrasis efektas bus pasiektas tada, kai galėsime tiesiogiai fotografuoti egzoplanetų paviršius arba atmosferos sluoksnius. Tai padės suprasti, kiek paplitę tokie reiškiniai visatoje ir ar Žemė yra vienintelė išimtis su savo „ramiais“ vandens lietumis.
Brangakmenių lietus ir kiti kosminiai fenomenai praturtina mūsų žinias
Kiekviena atrasta planeta pateikia vis keistesnių duomenų apie savo klimato sąlygas.
- Saturnas ir Jupiteris: skaičiuojama, kad čia kasmet susiformuoja tonos deimantų, kurie pamažu skęsta į branduolį.
- HD 189733b: čia lyja stiklu, o dėl horizontalių vėjų šis lietus krenta ne vertikaliai, o šonu.
- WASP-76b: dėl ekstremalaus karščio dieninėje pusėje išgaravusi geležis naktinėje pusėje virsta metaliniu lietumi.
Ekstremalių orų tyrimų ateitis
Šviesiausi protai visame pasaulyje dabar fokusuojasi į egzoplanetų klimatologiją. Supratimas, kaip formuojasi stiklo audros, padeda mums geriau suprasti ir Žemės atmosferos fiziką.
Kiekviena egzotiška audra yra tarsi ekstremali laboratorija, kurioje galime stebėti medžiagų elgesį esant kritiniams parametrams. Nors deimantų lietus skamba romantiškai, tai yra brutalios ir galingos gamtos jėgos įrodymas.
Ateityje šie tyrimai gali padėti aptikti ir pirmąsias planetas su biosferomis, kuriose orai bus palankūs gyvybei.
Daugiau informacijos rasite NASA Exoplanets arba ESO svetainėse.
