Як визначають склад, температуру і клімат екзопланет?

Із спостережень ми можемо дізнатися відстань планети від зірок, період її обертання, оцінити масу планети, виміряти розмір. У рідкісних випадках можна отримати спектр екзопланети. Команда телескопа «Джеймс Вебб» нещодавно продемонструвала спектр атмосфери планети WASP-39b, в якому надійно визначається присутність вуглекислого газу.

Склад

Про склад екзопланети можна судити за її масою і розміром. Накопичені знання про планети Сонячної системи і моделі освіти планет говорять про те, як склад планети пов’язаний з її масою і розміром: чим масивніше планета, тим більше в її складі летких речовин.

Найбільш масивні планети повинні бути газовими гігантами, схожими на Юпітер або Сатурн. У їх складі переважає водень і гелій (як і у Всесвіті в цілому).

Планети, порівнянні по масі з Нептуном, швидше за все, містять багато вуглеводнів. Це так звані крижані гіганти. Планети невеликої маси повинні бути «кам’яними», схожими на планети земної групи: Меркурій, Венеру, Землю або Марс.

Різноманітність екзопланет виявилося ширшим, ніж те, яке ми спостерігаємо в Сонячній системі. Наприклад, знайдені планети з масами, проміжними між Землею і Нептуном: суперземли і міні-нептун. Залежно від середньої щільності вони можуть бути більше схожі на Землю, але масивніший і з більш потужною атмосферою, або на зменшений Нептун, або можуть бути кам’яної планетою з величезним, можливо підземним, океаном.

Клімат

Про потенційного кліматі планети можна судити з того, скільки енергії приходить від зірки до планети, що, в свою чергу, залежить від світності зірки і відстані, на якому планета навколо неї звертається.

Клімат залежить також від наявності та складу атмосфери планети: атмосфера відбиває частина випромінювання зірки, утримує тепло за рахунок парникового ефекту, вирівнює денну і нічну температуру на поверхні планети.

Іноді можна подивитися атмосферу планети на просвіт, вивчаючи те, як планета проходить по диску зірки. Правда, поки це вдається зробити лише у «гарячих юпітерів» – газових гігантів, розташованих дуже близько до своєї зірки. Але вже в найближчому майбутньому вчені сподіваються отримати спектри атмосфер потенційно населених екзопланет. Цікаво було б знайти там біомаркери: кисень, воду, вуглекислий газ і метан, які б натякнули на присутність життя.

Це одне із завдань космічного телескопа «Джеймс Вебб» і будуються великих наземних телескопів. Не виключено, що нам вдасться побачити явні свідчення позаземного життя вже в найближчому майбутньому. Якщо вкладати в науку і космонавтику.