Вулканы демонстрируют удивительную силу природы, как немногие другие явления. Ранее в этом году пепел исландского вулкана нарушил воздушное сообщение на большей части северной Европы. И все же это недавнее извержение меркнет по сравнению с яростью спутника Юпитера Ио, самого вулканического тела в нашей Солнечной системе.
Теперь, когда астрономы находят каменистые миры, вращающиеся вокруг далеких звезд, они задают следующие логические вопросы: есть ли в этих мирах вулканы? И если да, то сможем ли мы их обнаружить? Работа теоретиков Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики предполагает, что ответом на последний вопрос является определенное «Да»."
«Вам нужно что-то действительно потрясающее, извержение, которое выбросило много газов в атмосферу», - сказала астроном Смитсоновского института Лиза Калтенеггер. «Используя космический телескоп Джеймса Уэбба, мы смогли обнаружить извержение ближайших звезд, размер которого в 10-100 раз превышает размер Пинатубо», - добавила она..
Астрономы находятся в нескольких десятилетиях от того, чтобы получить изображение поверхности инопланетного мира или экзопланеты. Однако в некоторых случаях им удалось обнаружить экзопланетные атмосферы газовых гигантов, известных как «горячие юпитеры». При извержении выбрасываются пары и различные газы, поэтому вулканическая активность на каменистой экзопланете может оставить характерный атмосферный след.
Чтобы выяснить, какие вулканические газы можно обнаружить, Калтенеггер и ее коллеги из Гарварда Уэйд Хеннинг и Димитар Саселов разработали модель извержений на землеподобной экзопланете, основанную на современной Земле. Они обнаружили, что двуокись серы от очень крупного взрывного извержения потенциально поддается измерению, потому что образуется много и она медленно вымывается из воздуха.
"Наши первые запахи вулканов с чужой Земли могут быть довольно неприятными!" - сказал Калтенеггер. «Наблюдение за извержением вулкана на экзопланете покажет нам сходства или различия между каменистыми мирами».
В 1991 году извержение горы Пинатубо на Филиппинах выбросило около 17 миллионов тонн диоксида серы в стратосферу - слой воздуха на высоте от 6 до 30 миль над поверхностью Земли. Самое крупное извержение вулкана в зарегистрированной истории, событие Тамбора 1815 года, было примерно в 10 раз мощнее.
Такие гигантские извержения случаются нечасто, поэтому астрономам пришлось бы годами наблюдать за многими планетами размером с Землю, чтобы поймать хотя бы одно из них. Однако, если инопланетные миры более вулканически активны, чем Земля, успех может быть более вероятным.
«Извержение размером с Тамбору происходит здесь нечасто, но может быть более частым явлением на более молодой планете или планете с сильной приливной активностью - аналогичной Ио», - сказал Хеннинг.«Как только вы обнаружили одно извержение, вы можете следить за другими, чтобы узнать, распространены ли частые извержения на других планетах».
Чтобы искать вулканический диоксид серы, астрономы будут полагаться на метод, известный как вторичное затмение, которое требует, чтобы экзопланета пересекала свою звезду, если смотреть с Земли. Собирая свет от звезды и планеты, а затем вычитая свет от звезды (пока планета скрыта), астрономы получают сигнал только от планеты. Они могут искать в этом сигнале признаки определенных химических молекул.
Из-за своей близости гипотетическая Земля или суперземля, вращающаяся вокруг Альфы Центавра, могла бы предложить наилучший сценарий для звезды, подобной Солнцу. Суперземля, вращающаяся вокруг меньшей звезды-хозяина, близкой к нашему Солнцу, покажет самый сильный сигнал. Но любая планета, похожая на Землю, находящаяся менее чем в 30 световых годах от нас, может показать слабые признаки вулканизма при изучении с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба..
Это исследование будет опубликовано в The Astrophysical Journal.