Okazuje się, że lawowe światy potrafią utrzymać grubą gazową atmosferę przez miliardy lat dzięki roztopionym skałom bulgoczących na ich powierzchniach. Lawa reguluje uwalnianie gazów do atmosfery z wnętrza planety i przez to utrata atmosfery spowodowana promieniowaniem gwiazdy jest bardziej zbalansowana.

Wyniki wpisują się w próby ustalenia „kosmicznej linii brzegowej” – jak blisko swojej gwiazdy mogą krążyć skaliste planety, aby były w stanie zachować swoją atmosferę. Na Ziemi linia brzegowa oddziela ląd od wody. W tym przypadku linia oddziela świat z atmosferą od globu bez niej.

Jednak część lawowych światów znajduje się znaczenie bliżej swojej gwiazdy niż wskazywałyby na to dotychczasowe badania. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda zaproponowali, że „kosmiczna linia brzegowa” to tak naprawdę dwie linie: gorąca „kosmiczna mielizna” (lub „kosmiczna ławica piasku”, ang. „cosmic sandbar”) oraz chłodniejsza „kosmiczna linia brzegowa”, oddzielone od siebie „doliną planet bez atmosfery”.

Koncepcja „kosmicznej linii brzegowej” wyewoluowała w ciągu ostatniego dziesięciolecia jako metoda identyfikowania światów potencjalnie nadających się do zamieszkania, aby dokładniej je obserwować. Jednak zaczęto negować jej istnienie z powodu planet takich, jak 55 Cancri e, która jest superziemią blisko osiem razy masywniejszą od naszej planety, a krążącą 20 razy bliżej swojej gwiazdy niż Merkury wokół Słońca. W 2024 roku przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) pokazano, iż 55 Cancri e posiada zaskakująco grubą atmosferę. A w ostatnich kilku miesiącach pojawiło się więcej obserwacji podobnych lawowych światów z grubymi atmosferami.

Aby wyjaśnić ten paradoks, opracowano model symulujący wymianę gazu pomiędzy atmosferą, a powierzchnią ze stopionej lawy, biorąc też pod uwagę ucieczkę gazu z atmosfery w przestrzeń kosmiczną oraz ochładzanie i zestalanie lawy. Potem zastosowano model dla planet lawowych, które posiadają atmosfery, a dla porównania także dla innych znanych egzoplanet i planet Układu Słonecznego.

Model pokazał, że atmosfera może być regulowana przez ucieczkę gazu w kosmos, albo przez uwalnianie gazu z planety do atmosfery. „Kosmiczna mielizna” obejmuje te planety, na których istnieje równowaga pomiędzy ucieczką gazu w kosmos - a wydzielaniem gazów z wnętrza do atmosfery. Z kolei planety położone nieco dalej (jak Merkury), szybciej się ochładzają i krzepną, zatrzymując gazy pod powierzchnią. Nie mogąc uzupełniać atmosfery, tracą ją. Dopiero planety położone jeszcze dalej (jak Wenus czy Ziemia) mają szanse zachować swoje atmosfery przed „wypaleniem” przez promieniowanie gwiazdy.

Wyniki modelowania opublikowano w „The Astrophysical Journal Letters”. Piewszym autorem publikacji jest Barron K. Nguyen z Uniwersytetu Stanforda. (PAP)

cza/ zan/