Κάθε πρωί στον γιγάντιο εξωπλανήτη WASP-94A b, σύννεφα από ορυκτά βράχου σχηματίζονται στον ουρανό. Μέχρι το βράδυ, αυτά τα σύννεφα εξαφανίζονται εντελώς. Αυτό το εντυπωσιακό φαινόμενο ανακάλυψε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA, αποκαλύπτοντας έναν κόσμο με έναν από τους πιο ακραίους καιρικούς κύκλους που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.
Χρησιμοποιώντας το JWST, αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins εντόπισαν αυτόν τον δραματικό καθημερινό καιρικό κύκλο στον μακρινό πλανήτη, ο οποίος βρίσκεται σχεδόν 700 έτη φωτός από τη Γη, στον αστερισμό Μικροσκόπιο. Πρόκειται για μια από τις πρώτες φορές που οι επιστήμονες παρατηρούν άμεσα την κυκλική εμφάνιση και εξαφάνιση νεφών σε έναν εξωπλανήτα τύπου «Θερμού Δία».
Η ανακάλυψη που άλλαξε την εικόνα του πλανήτη
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, έδωσε στους ερευνητές την πιο καθαρή εικόνα που είχαν ποτέ για την ατμόσφαιρα του WASP-94A b. «Εδώ και 20 χρόνια μελετώ εξωπλανήτες και η γενική συννεφιά ήταν ένα αγκάθι στο πλευρό μας», εξηγεί ο David Sing, συν-συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής στο Johns Hopkins. «Όχι μόνο καταφέραμε να καθαρίσουμε την εικόνα, αλλά μπορούμε πλέον να προσδιορίσουμε από τι αποτελούνται τα σύννεφα και πώς συμπυκνώνονται και εξατμίζονται καθώς κινούνται γύρω από τον πλανήτη».
Για να μελετήσουν τον WASP-94A b, οι επιστήμονες παρατήρησαν τον πλανήτη καθώς διερχόταν μπροστά από το μητρικό του άστρο. Κατά τη διάρκεια αυτής της διέλευσης, το JWST κατάφερε να εξετάσει ξεχωριστά το μπροστινό και το πίσω άκρο του πλανήτη καθώς κινούνταν μπροστά από το φως του άστρου.
Το μπροστινό άκρο αντιπροσωπεύει την πρωινή πλευρά, όπου οι ατμοσφαιρικοί άνεμοι μεταφέρουν αέρα από την πιο ψυχρή νυχτερινή πλευρά προς την εξαιρετικά θερμή ημερήσια. Το πίσω άκρο λειτουργεί ως η βραδινή πλευρά, όπου ο αέρας κινείται ξανά προς το σκοτάδι.
Σύννεφα από μαγνήσιο και πυρίτιο
Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν μια εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ πρωινών και βραδινών συνθηκών. Η πρωινή πλευρά ήταν γεμάτη με σύννεφα πυριτικού μαγνησίου, ενός ορυκτού που βρίσκεται συνήθως στα πετρώματα της Γης. Η βραδινή πλευρά, ωστόσο, ήταν σχεδόν εντελώς καθαρή.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι υπάρχουν δύο πιθανές εξηγήσεις για την εξαφάνιση των νεφών. Η μία είναι ότι ισχυροί άνεμοι παρασύρουν τα σύννεφα βαθιά μέσα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη στην καυτή ημερήσια πλευρά. Η άλλη είναι ότι τα σύννεφα εξατμίζονται καθώς εισέρχονται σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 1.000 βαθμούς Κελσίου, παρόμοια με το πρωινό «κάψιμο» της ομίχλης στη Γη, αλλά υπό πολύ πιο ακραίες συνθήκες.
«Ήταν μια τεράστια έκπληξη», λέει ο Sing. «Οι άνθρωποι περίμεναν κάποιες διαφορές, όπως ότι είναι πιο δροσερά το πρωί από το βράδυ — αυτό είναι κάτι φυσικό που βιώνουμε και εδώ στη Γη. Αλλά αυτό που είδαμε ήταν μια πραγματική διχοτόμηση μεταξύ του καιρού στις δύο πλευρές του πλανήτη, με τεράστιες διαφορές στη νεφοκάλυψη, και αυτό αλλάζει ολόκληρη την εικόνα που είχαμε για τον πλανήτη».
Καθαρός ουρανός, νέα δεδομένα
Οι καθαρότεροι βραδινοί ουρανοί έδωσαν στους επιστήμονες μια ευκαιρία που ήταν προηγουμένως αδύνατη με παλαιότερα τηλεσκόπια, όπως το Hubble. Απομονώνοντας την πλευρά του πλανήτη χωρίς σύννεφα, οι ερευνητές μπόρεσαν να εξετάσουν άμεσα την ίδια την ατμόσφαιρα, αντί να υπολογίζουν τον μέσο όρο συννεφιασμένων και καθαρών περιοχών.
«Με το Hubble, όταν κάναμε αυτού του είδους παρατηρήσεις, είχαμε μια μέση εικόνα ολόκληρου του πλανήτη με δεδομένα από τα σύννεφα και την ατμόσφαιρα αναμεμειγμένα», εξηγεί ο Sagnick Mukherjee, πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτή η προσέγγιση με το JWST μάς επιτρέπει να εντοπίζουμε τις παρατηρήσεις μας, που μας βοήθησε να δούμε τον κύκλο των νεφών».
Τα καθαρότερα δεδομένα έλυσαν επίσης ένα μακροχρόνιο μυστήριο σχετικά με τη χημεία του πλανήτη. Παλαιότερες μετρήσεις υποδείκνυαν ότι ο WASP-94A b περιείχε εκατοντάδες φορές περισσότερο οξυγόνο και άνθρακα από τον Δία, κάτι που δεν ταίριαζε με τις υπάρχουσες θεωρίες σχηματισμού πλανητών. Οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι ο πλανήτης περιέχει μόνο περίπου πέντε φορές περισσότερο οξυγόνο και άνθρακα από τον Δία, καθιστώντας τον πολύ πιο παρόμοιο με τον γίγαντα του δικού μας ηλιακού συστήματος από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.
Ένα παράθυρο στις ατμόσφαιρες άλλων κόσμων
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση των εξωπλανητών και των ατμοσφαιρικών τους φαινομένων. Η ικανότητα του JWST να διακρίνει μεταξύ διαφορετικών περιοχών ενός πλανήτη αποδεικνύεται πολύτιμη, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μελετούν σε πρωτοφανή λεπτομέρεια τους μακρινούς αυτούς κόσμους.
Στο μέλλον, παρόμοιες τεχνικές θα μπορούσαν να εφαρμοστούν και σε άλλους εξωπλανήτες, αποκαλύπτοντας καιρικά φαινόμενα και ατμοσφαιρικές συνθέσεις που μέχρι σήμερα παρέμεναν κρυμμένες πίσω από πυκνά σύννεφα. Κάθε νέα ανακάλυψη φέρνει τους αστρονόμους ένα βήμα πιο κοντά στην απάντηση του θεμελιώδους ερωτήματος: υπάρχει ζωή αλλού στο σύμπαν;