Gliese 1132 b to planeta, która straciła atmosferę, ale zrobiła sobie kolejną

Tym razem nie mam na jednak myśli naszego sąsiada, a dużo odleglejszą skalistą planetę oznaczoną symbolem GJ 1132 b. Próbek z niej tak jak z Marsa nie przywieziemy, ale ma ona rozmiary podobne do Ziemi i otoczona jest atmosferą, której świetnym odpowiednikiem byłby ziemski smog i to w najgorszym wydaniu.

Gliese 1132 b jest pierwszą skalistą egzoplanetą, u której odkryto atmosferę

Atmosfera GJ 1132 b zawiera toksyczną mieszankę wodoru, metanu i cyjanowodoru oraz dużą ilość areozoli bazujących na węglowodorach, które powstają w wyniku przemian fotochemicznych (indukowane intensywnym promieniowaniem pobliskiej gwiazdy).

Model atmosfery GJ 1132 b (krzywa), uśrednione obserwacje (punkty, kreski oznaczają błędy danego pomiaru)

Jednak nie to jest tutaj najbardziej intrygujące, a to w jaki sposób powstała taka atmosfera. Obserwacje prowadzone z pomocą teleskopu Hubble’a pozwoliły astronomom dojść do zaskakującego wniosku. Obecna (czyli teraz obserwowana) atmosfera jest wtórna, a wcześniej planeta miała inną atmosferę, którą całkowicie utraciła. To co prawda teoria, ale modelowanie komputerowe i dane obserwacyjne doskonale ją wspierają.

Zaskakujące koleje losu GJ 1132 b

Planeta obiega gwiazdę Gliese 1132, niezbyt odległą w astronomicznej skali odległości, bo jedynie o 41 lat świetlnych. Jest obiektem typu ziemskiego, ma średnicę około 1,1 ziemskiej.

Jest poza tym obiektem prawdopodobnie bardzo aktywnym sejsmicznie, bo znajduje się bardzo blisko swojej macierzystej gwiazdy (odległość około 2,3 miliona kilometrów, okres obiegu około 1,6 dnia). Ta nie jest co prawda niczym wyjątkowym, ma około 0.2 masy Słońca, ale siły pływowe wywierane na planetę krążącą po eliptycznej orbicie są przeogromne.

W efekcie powierzchnia GJ 1132 b jak widać na wizualizacji może być mocno popękana, a przez szczeliny wydostaje się magma. Podobnie wygląda Io, księżyc Jowisza. Doświadcza on podobnie jak ten odległy świat efektu grzania pływowego. Jest ono wynikiem tarcia, które powstaje gdy dochodzi do rozproszenia się energii niesionej przez ruch orbitalny i obrotowy planety.

Księżyc Jowisza Io na zdjęciu wykonanym sondą Galileo, kolory podkręcone, by uwydatnić urozmaicenie powierzchni

To jednak obecny wygląd GJ 1132 b. Kiedyś ta skalista kula była wnętrzem znacznie większego gazowego świata, który mógł być rozmiarem zbliżony do naszego Neptuna. Dla przypomnienia ostatnia z planet Układu Słonecznego ma średnicę około 49 tysięcy kilometrów, około 3,9 raza większą niż Ziemia. Ze względu na bliskość swojego słońca i jego silne promieniowanie, pierwotna gazowa atmosfera składająca się z wodoru i helu stopniowo została zdmuchnięta i pozostało nagie skaliste jądro.

Początkowo ten skalisty świat nie miał więc żadnej atmosfery, ale gwałtowna aktywność wulkaniczna i wiążąca się z tym produkcja gazów doprowadziły po pewnym czasie do wytworzenia nowej otoczki o charakterze atmosfery. Masa skalistej planety, wynosi około 1,6 masy Ziemi, dlatego jest wystarczająco duża by utrzymać taką atmosferę przynajmniej przez pewien czas.

Skąd wzięła się nowa atmosfera

Wodór, który dziś obserwuje się w atmosferze GJ 1132 b pochodzi prawdopodobnie z oryginalnej atmosfery. Po jej utracie, resztki wodoru z pierwotnej atmosfery zostały zaabsorbowane przez roztopioną magmę z wnętrza planety, a teraz są uwalniane. Podobnie uzupełniany jest azot. Ponieważ dzieje się to stopniowo, planeta jest w stanie uzupełniać skład atmosfery w miarę jak ulega ona rozrzedzeniu.

Historia GJ 1132 b, która wyłania się z obserwacji to kolejny dowód na to, że ewolucja planet może podążać przeróżnymi ścieżkami. Ta planeta jest pod wieloma względami podobna do Ziemi. Ma ten sam wiek, a ciśnienie na powierzchni może być takie samo jak u nas na poziomie morza.

Neptun, Ziemia i GJ 1232 b, porównanie rozmiarów - skaliste jądro Neptuna jest prawdopodobnie jeszcze mniejsze niż Ziemia

Powstała jednak kompletnie inaczej niż Ziemia, a to oznacza, że gdzieś w Kosmosie istnieją układy planetarne, w których cześć skalistych planet może mieć podobną przeszłość co GJ 1132 b.

Astronomowie sugerują, że odarcie pierwotnego gazowego giganta z atmosfery ma miejsce w początkowej fazie powstawania układu planetarnego. Wtedy centralna gwiazda jest większa i gorętsza, ale potem gdy wkracza w swoją dorosłość trochę się kurczy i ochładza. A wtedy nowy skalisty świat jest w stanie wytworzyć i utrzymać nową atmosferę.

Dlaczego badania pozaziemskich układów planetarnych mają sens

Ewolucja układów planetarnych to dziedzina astrofizyki, która w ciągu ostatnich 30 lat bardzo się rozwinęła. Ogromnym przyczynkiem są odkrycia pozasłonecznych układów planetarnych, bo żadna teoria nie przetrwa próby czasu bez potwierdzenia obserwacyjnego. A ewolucja planet okazuje się bardzo zaskakującym kawałkiem nauki. Co rusz wydaje się nam, że już zgłębiliśmy zagadnienie, a tu obserwacje dostarczają nowych wniosków, które zmuszają do rewizji naszej wiedzy na temat układów planetarnych.

Każdy, kto styka się z astronomią doraźnie, zadaje sobie pytanie, po co to w ogóle robić. W końcu takie projekty to ogromne inwestycje i zaangażowanie wielu ludzi.

Powodów jest kilka. NASA pozwoliła sobie nawet na zebranie najpopularniejszych poglądów wygłaszanych przez ludzi świata nauki. Najbardziej podstawowym jest satysfakcja jaka daje odkrywanie nieznanego, ale to chyba nie najlepszy argument. Bardziej przekonującym argumentem jest chęć dowiedzenia się, czy gdzieś tam w pustce kosmosu mogło powstać podobne do naszego życie. Owszem poszukiwacze planet tego raczej nie dowiodą wprost, ale dowodząc, że istnienie podobnych do Ziemi planet jest powszechne, zwiększają prawdopodobieństwo, że i życie może istnieć.

Najlepszym argumentem, choć trudnym do zrozumienia dla laika, jest możliwość eksperymentowania i testowania różnych modeli ewolucji układów planetarnych. Wnioski płynące z obserwacji planet pozasłonecznych pomagają zrozumieć losy naszego układu planetarnego.

Źródło: inf. własna, NASA JPL

Więcej na temat obserwacji astronomicznych:

• Czy w końcu odkryjemy dziewiątą planetę w Układzie Słonecznym? Niekoniecznie
• Najdalszego obiektu w Układzie Słonecznym na zdjęciu można prawie nie zauważyć
• Marsjanie niedawno świętowali Sylwestra - dla nich rozpoczął się rok 36