Космический телескоп Джеймса Уэбба (NASA) обнаружил силан — редкую молекулу на основе кремния — в атмосфере древнего коричневого карлика, получившего прозвище «The Accident» («Случайность»). Это стало первой прямой фиксацией этого ускользающего соединения и помогло астрономам разгадать многолетнюю загадку отсутствия кремния в атмосферах газовых гигантов. Открытие, опубликованное в журнале Nature в начале сентября, предоставляет важнейшие сведения о химии атмосферы Юпитера, Сатурна и экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд.
Революционный метод обнаружения раскрывает тайну кремния
Силиций-водородное соединение силан (SiH₄) давно теоретически предполагалось существующим в атмосферах газовых гигантов, но астрономы до сих пор не могли его обнаружить до наблюдений Телескопа Уэбба объекта «Авария». Ученые десятилетиями недоумевали, почему кремний, один из самых распространённых элементов во Вселенной, практически невидим в атмосферах Юпитера и Сатурна.
«Мы не ставили целью решить загадку Юпитера и Сатурна с этими наблюдениями», — говорит Питер Айзенхардт, научный руководитель миссии WISE НАСА в Лаборатории реактивного движения. «Мы хотели понять, почему этот коричневый карлик такой необычный, но силан мы не ожидали обнаружить. Вселенная продолжает нас удивлять».
Это открытие объясняет, что в типичных газовых гигантах кремний преимущественно связывается с кислородом, образуя тяжёлые силикатные соединения, которые опускаются в глубокие слои атмосферы, за пределами досягаемости инструментов обнаружения. Однако «Авария» сформировалась 10–12 миллиардов лет назад, когда во Вселенной было гораздо меньше кислорода, что позволило кремнию связываться с водородом, образуя более лёгкую молекулу силана, которая сохраняется в верхних слоях атмосферы и остаётся видимой.
Случайное открытие благодаря гражданской науке
Этот коричневый карлик получил свое прозвище после того, как гражданский ученый Дэн Кэселден случайно обнаружил его в 2020 году, участвуя в проекте NASA "Соседние миры: Планета 9". Кэселден анализировал данные с выведенного из эксплуатации телескопа NEOWISE, когда заметил слабый, быстро движущийся объект, который ускользнул от обнаружения обычными поисковыми алгоритмами.
Объект расположен примерно в 50 световых годах от Земли. "Несчастный случай" сочетает в себе характеристики, обычно встречающиеся только у молодых коричневых карликов, с особенностями, присущими исключительно древним объектам, что делает его чрезвычайно трудным для классификации. Майкл Лайн из Университета штата Аризона возглавил кропотливый процесс молекулярной идентификации, назвав момент осознания "захватывающим".
Последствия для исследований экзопланет
Полученные результаты имеют более широкие последствия, выходящие за пределы газовых гигантов Солнечной системы. «Силан также, как предполагается, является побочным продуктом взаимодействия атмосферы и недр у планет суб-нептунового типа с огромными океанами магмы, скрытыми под густыми атмосферами», — объяснил Лайн. Изучение условий образования силана в коричневых карликах предоставляет важный контекст для обнаружения подобных процессов в атмосферах экзопланет.
Коричневые карлики служат идеальными лабораториями для изучения атмосферной химии, потому что они, как правило, находятся в одиночестве, в отличие от экзопланет, свет которых обычно подавляется их родительской звездой. Ведущий автор Жаклин Фаерти из Американского музея естественной истории подчеркнула, что экстремальные объекты, такие как «Авария», помогают ученым лучше понять более типичные небесные тела.
Исследование демонстрирует, как древние космические объекты могут проливать свет на современные астрономические головоломки, причем «Авария» служит «своего рода лабораторным экспериментом, проводимым самой природой», который показывает, как могут выглядеть газовые гиганты при различных условиях формирования.
Комментариев нет:
Отправить комментарий