Среди наиболее экстремальных миров, обнаруженных за пределами Солнечной системы, выделяются так называемые лавовые планеты. Одна из них – расположенная в 202 световых годах от Земли K2-141b – стала объектом инновационного исследования, в рамках которого учёные попытались смоделировать своего рода прогноз погоды для мира с каменными дождями и сверхзвуковыми ветрами.
Как и многие другие экзопланеты, K2-141b была обнаружена транзитным методом при прохождении по диску своей родной звезды – оранжевого карлика. Общие представления о лавовых планетах включают предположения о том, что такие объекты находятся настолько близко к центру своей системы, что их поверхность становится океаном расплавленной лавы. В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, учёные впервые сумели смоделировать погодные циклы лавовой планеты. Данные для компьютерных симуляций были получены путём транзитной спектроскопии.
Все планеты твердотельной земной группы, включая Землю, начинают своё существование в виде комка раскалённой лавы. Большинство из них довольно быстро, по астрономическим меркам, остывают и затвердевают, но единицы остаются в состоянии лавовой планеты навсегда. Такие объекты, как K2-141b, предоставляют нам возможность взглянуть на прошлое Земли в первые миллионы лет её формирования.
Исходя из данных наблюдений, K2-141b примерно на 50% крупнее Земли и почти в 5 раз плотнее неё. Согласно расчётам учёных, экстремальная планета находится чрезвычайно близко к своему оранжевому карлику, поскольку период полного оборота вокруг звезды составляет всего 6,7 часа. Эта дистанция настолько мала, что гравитация звезды буквально заблокировала планету, вследствие чего та всегда повернута к звезде одной стороной. В итоге примерно 2/3 поверхности K2-141b стабильно пребывает под лучами солнца, температура которого составляет около 4599 Кельвинов (4325,85 °C). Этот участок нагревается примерно до 3000 Кельвинов (2726,85 °C): этого вполне достаточно, чтобы не просто расплавить камни, но и фактически испарить их. Таким образом над океанами лавы, глубина которых, предположительно, составляет около 100 км, формируется тонкий слой атмосферы из породы в газообразном состоянии.
Ввиду того, что обратная сторона K2-141b всегда устремлена прочь от звезды, её температура может опускаться ниже -200 °C. Столь критичная разность температур провоцирует образование ветров, переносящих испарённые минералы с раскалённой стороны планеты на холодную на скорости более 5000 км/ч. Там камни охлаждаются и дождями обрушиваются обратно в океан магмы. Таким образом в мире K2-141b происходит круговорот минералов. Этот бесконечный цикл перемещения камней по поверхности планеты также сопровождается слабым обратным потоком океана магмы с вечно ночной стороны к дневной. По мнению учёных, такие трансформации в конечном счёте приведут к изменению минерального состава поверхности планеты и её атмосферы.
Следующим шагом в исследовании учёных будет проверка корректности их предположений. Все их теории построены на базе данных, полученных с телескопов Kepler и Spitzer в 2018-2019 гг. Однако уже в 2021 году состоится запуск космического телескопа James Webb, который сможет более детально рассмотреть особенности минеральной атмосферы планеты K2-141b и подтвердить или опровергнуть правдоподобность гипотез.