Astronomi još uvijek čekaju prvi čvrsti dokaz postojanja guste, stabilne atmosfere na nekom stjenovitom egzoplanetu. Većina takvih planeta dosad je otkrivena u orbitama oko crvenih patuljaka (M-patuljaka), zvijezda manjeg sjaja, ali iznimno aktivnih u mladosti.
Ta činjenica otežava potragu. Budući da su crveni patuljci vrlo slabi, njihova nastanjiva zona nalazi se jako blizu zvijezde. To znači da su planeti unutar te zone izloženi jakim erupcijama i snažnim česticama koje mogu ogoliti ili potpuno razoriti atmosfere koje možda imaju.
Osim toga, takvi su planeti najčešće gravitacijski vezani, jedna polovica stalno je okrenuta prema zvijezdi i okupana toplinom, dok je druga trajno u mraku i na ekstremno niskoj temperaturi. Bez atmosfere koja bi omogućila kruženje topline, ti svjetovi postaju oštro podijeljeni između vruće dnevne strane i ledene noćne strane.
No novo istraživanje sugerira da ta hladna, tamna hemisfera možda ipak ima ključnu ulogu u dugoročnom očuvanju atmosfere.
Atmosferski pad i obnova udarima meteorita
Novo istraživanje upućuje na to da bi ledena noćna strana stjenovitih planeta oko crvenih patuljaka mogla imati ključnu ulogu u očuvanju atmosfere. Kada intenzivna zvjezdana aktivnost ogoli atmosferu, hlapljivi spojevi poput CO₂ mogu se smrznuti i nataložiti na hladnoj strani planeta. Time atmosfera privremeno nestaje – ali nije trajno izgubljena.
Takvo zaleđeno skladište može se ponovno aktivirati ako planet pogode veći meteoriti. Toplina oslobođena udarom omogućuje isparavanje smrznutog materijala i njegovo vraćanje u atmosferu. To otvara mogućnost ciklusa u kojem se atmosfera obnavlja nakon početne faze razaranja uzrokovane zvjezdanim bljeskovima.
Kako bi provjerili može li taj mehanizam doista funkcionirati, znanstvenici su sproveli simulacije koje kombiniraju slučajne udare meteorita i stalno, ali blago vulkansko otpuštanje ugljikova dioksida, slično onom na Zemlji. Pokazalo se da meteoroidi promjera oko 10 kilometara, koji pogađaju planet u razmacima od oko 100 milijuna godina, mogu osloboditi dovoljno topline da ponovno “napuhnu” atmosferu i učine je vidljivom za suvremene teleskope.
Test na stvarnim egzoplanetima
Nakon što su razvili model, znanstvenici su ga primijenili na tri konkretna planeta koja su dio JWST-ova programa Rocky Worlds: LTT 1445 Ab, LTT 1445 Ac i GJ 3929 b.
Umjesto da promatraju konačno stanje atmosfere, istraživači su procjenjivali koliko vremena pojedini planet provodi s “napuhnutom” atmosferom. Tako se uzimaju u obzir kratkotrajne, povremene atmosfere koje nastaju isključivo nakon udara, ali prije ponovnog kolapsa.
U 50.000 Monte Carlo simulacija, s različitim stopama udara i otpuštanja CO₂, utvrđeno je da su najizgledniji uvjeti oni u kojima planet u 1 do 10 posto svog života ima atmosferu dovoljnu za detekciju. U najpovoljnijem slučaju, kod planeta LTT 1445 Ab, atmosfera može opstati i više od 50 posto vremena.
To znači da bi neki stjenoviti egzoplaneti mogli imati atmosferu samo povremeno, ali ipak dovoljno često da ih teleskopi poput JWST-a mogu uspješno detektirati.
Atmosfere koje se pojavljuju i nestaju
Ova studija predlaže drukčiji pogled na evoluciju atmosfere. Umjesto da se atmosfere razvijaju linearno, od gustih u mladosti prema polaganom gubitku, one možda prolaze kroz cikluse pojavljivanja i nestajanja, ovisno o ritmu udara iz svemira.
“Atmosferski kolaps, iako se često smatra negativnim, zapravo štiti hlapljive spojeve tako što ih zadržava zaleđene i skriveno pohranjene od zvjezdanih vjetrova,” pišu autori.
Najbolji rezultati dobiveni su kada planet u milijardu godina pogodi između jednog i stotinu meteorita promjera od 5 do 10 kilometara. U takvim scenarijima, CO₂ atmosfera može postojati između 1 i 45 posto ukupnog životnog vijeka planeta.
Drugim riječima, atmosfera se na neki način skriva, preživljava u zaleđenom obliku i čeka pravi trenutak da se ponovno pojavi.
Ako se otkrića potvrde, znanost će morati drukčije interpretirati egzoplanete koji naizgled nemaju atmosferu. Možda ih jednostavno promatramo u krivom trenutku, između dva kozmička udara
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
