Двое ученых из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) смоделировали состав атмосферы «суперземель» — экзопланет, которые по массе уступают газовым гигантам, но превосходят Землю. В качестве примера «суперземли» авторы взяли недавно обнаруженную экзопланету COROT-7b, которая по своим параметрам — массе, размеру и средней плотности — очень близка к Земле. В сентябре этого года было окончательно установлено, что ее основу составляют силикатные горные породы.

В то же время условия на поверхности планеты весьма далеки от наших. COROT-7b располагается на расстоянии 2,6 млн км от своей звезды и всегда повернута к ней одной стороной. Температура поверхности на этой стороне доходит до 2 600 К, а в «теневой» части экзопланеты установилось значение в 50 К. Воздействие экстремальных температур привело к тому, что привычные для нас летучие вещества и соединения (вода, азот, диоксид углерода) были выведены из атмосферы COROT-7b. «Состав атмосферы здесь определяет пар, поднимающийся от расплавленных силикатов — озер или океанов лавы», — говорит один из авторов работы Брюс Фегли (Bruce Fegley).

Для проведения расчетов ученые использовали программу MAGMA, которую г-н Фегли (в соавторстве с ныне покойным астрофизиком Аластером Кэмероном (Alastair Cameron) из Гарвардского университета) разработал в 1986 году, а модифицировал — с целью исследования вулканических процессов на спутнике Юпитера Ио — в 2004-м. Моделирование выполнялось четыре раза при отличающихся начальных составах планетного вещества; во всех случаях были получены примерно одинаковые результаты. «Наибольшую концентрацию в атмосфере имеют натрий, калий, моноксид кремния и кислород — атомарный или молекулярный, — рассказывает Брюс Фегли. — В присутствии кислорода нет ничего удивительного — уровень содержания этого элемента в горных породах очень высок». В меньшей концентрации в атмосфере представлены другие составляющие силикатных пород: магний, алюминий, кальций и железо.

Не менее удивительны и погодные явления на планете. «С высотой температура уменьшается, и происходит «насыщение» атмосферы различными минералами — так же, как на Земле атмосфера насыщается влагой, — поясняет профессор Фегли. — В результате вместо обычного дождя из капель воды вы получаете дождь из небольших камней». При этом на разных высотах будут формироваться разные типы минералов, которые выпадают в виде осадков (порядок формирования определяется температурой кипения веществ). По данным авторов, на COROT-7b должны идти дожди из энстатита, корунда, шпинели и волластонита.

Натрий и калий, температура кипения которых сравнительно невелика, будут оставаться в атмосфере, образуя большие облака. Такие облака теоретически должны регистрироваться при наблюдениях с Земли; астрономы уже обнаружили натрий в атмосферах двух экзопланет.