Планета, которая обманула о своем вращении

Недавнее исследование ставит под сомнение привычные представления астрономов о вращении экзопланет. Оно касается Венеры, одного из ближайших соседей Земли, и подчеркивает важность точного измерения вращения планет.

Венера вращается вокруг своей оси за 243 земных дня, что делает ее одним из самых медленно вращающихся объектов в Солнечной системе. Однако, если наблюдать только за облаками Венеры, можно сделать совершенно другой вывод. Верхние слои атмосферы Венеры вращаются вокруг планеты всего за четыре дня, что астрономы называют супервращением. Это создает иллюзию, что планета вращается примерно в шестьдесят раз быстрее, чем на самом деле. Неправильный выбор слоя для наблюдений приводит к ошибочному измерению, которое может отличаться почти в два порядка.

Венера, окутанная плотным и быстро движущимся облачным слоем, атмосфера здесь вращается вокруг планеты примерно за четыре дня, почти в шестьдесят раз быстрее, чем сама Венера, что является основной проблемой нового исследования (Кредит: NASA/JPL-Caltech)

Это предупреждение содержится в новой статье Стивена Кейна из Калифорнийского университета в Риверсайде, и его значение выходит далеко за рамки простого любопытства о нашем ближайшем соседе. Вращение планеты — это не просто мелочь, это основа планетарной науки. Скорость вращения мира определяет, как тепло от звезды перераспределяется, как формируются погодные системы и как океаны взаимодействуют с атмосферой. Ошибка в скорости вращения влечет за собой ошибки в климатических моделях, основанных на этих данных.

Проблема заключается в том, что для планет, вращающихся вокруг других звезд, мы не можем наблюдать за твердым поверхностью так, как это делаем с Марсом. Большинство экзопланет видны только через их атмосферу, что означает, что астрономы часто измеряют ветер, а не вращение, и путают одно с другим. Статья Кейна не только диагностирует эту проблему, но и предлагает решение. Наблюдая за одной и той же планетой в разных диапазонах волн, включая инфракрасное излучение, можно углубиться в атмосферу, где, по крайней мере на Венере, скорость ветра уменьшается ближе к поверхности. Сравнивая измерения на разных глубинах, можно начать воссоздавать, что на самом деле происходит на планете, а не только что происходит в ее атмосфере.

Это исследование актуально в свете предстоящей миссии Европейского космического агентства PLATO, запуск которой запланирован на март 2027 года. В сопутствующей статье Кейн и его коллеги, включая аспирантку Эмму Майлз, предсказывают, что она обнаружит несколько сотен экзо-Венер. Это значительное количество для данной области, так как ученые впервые получат полноценную выборку экзопланет, с которыми можно будет сравнить реальные данные.

Художественное изображение космического аппарата ESA PLATO, оснащенного 26 ультрачувствительными камерами, предназначенными для обнаружения небольшого затмения звездного света, когда планеты проходят перед своими звездами. Ожидается, что миссия выявит несколько сотен экзо-Венер после запуска в 2027 году (Кредит: ESA)

Это сравнение может помочь ответить на вопрос, который мучает планетарных ученых на протяжении десятилетий: почему Венера, мир, созданный примерно того же размера и из тех же компонентов, что и Земля, превратилась в ад с температурой плавления свинца, в то время как Земля сохранила свои океаны и умеренный климат? Если большинство экзо-Венер окажутся медленно вращающимися, как и сама Венера, это будет сильным указанием на то, что медленное вращение является важным фактором в образовании парниковых условий. Если же их скорости вращения окажутся разнообразными, поиск причин следует продолжить в другом направлении.

Спин Земли, составляющий 24 часа, играет важную роль в климате, перераспределяя солнечную энергию и обеспечивая атмосферную и океаническую циркуляцию, которая делает жизнь возможной. В процессе поиска потенциально обитаемых миров в других системах это исследование напоминает о необходимости удостовериться, что величина, которую мы называем "днем" на какой-либо удаленной планете, действительно является днем, а не просто быстро меняющейся атмосферой.