Jakie znaczenie mają kolizje w ewolucji atmosfer planetarnych?
Jak wskazują astronomowie, zderzenia dużych obiektów są jednym z podstawowych mechanizmów prowadzących do powstawania planet skalistych. Światy osiągające rozmiary Ziemi lub większe formują się poprzez łączenie mniejszych ciał planetarnych. W wyniku takich procesów rośnie ich masa, ale jednocześnie uwalniana jest ogromna ilość energii cieplnej, która może doprowadzić do utraty atmosfery. To, jaki będzie ostateczny rezultat zderzenia, zależy od równowagi między tymi zjawiskami.
Co wyjaśnia różnorodność superziem i sub-Neptunów?
Badanie rzuca nowe światło na częste występowanie dwóch kategorii egzoplanet. Do pierwszej należą superziemie, których rozmiary przewyższają rozmiary Ziemi, ale które nie zachowały pierwotnej atmosfery. Drugą grupę stanowią sub-Neptuny. Są większe i nadal posiadają swoją początkową gazową otoczkę.
Ustalenie przyczyn tak licznego występowania tych dwóch rodzajów planet pozostaje istotnym zagadnieniem w badaniach nad egzoplanetami. Właśnie temu problemowi poświęcono najnowszą analizę.
Wcześniejsze prace astronomów doprowadziły do opracowania modelu uwzględniającego zależności między zanikiem atmosfery a zmianami zachodzącymi we wnętrzu planety. Autorzy nowego badania zestawili dotychczasowe wyniki, by zbadać procesy towarzyszące wielkim kolizjom.
W jaki sposób zderzenia wpływają na zachowanie atmosfery?
Z przeprowadzonych analiz wynika, że zwiększenie masy planety wzmacnia jej zdolność grawitacyjnego przyciągania gazowej otoczki. Równocześnie energia cieplna uwalniana podczas zderzenia rozkłada się nierównomiernie we wnętrzu obiektu. Jedynie jej część powoduje wzrost temperatury płaszcza, czyli skalistej warstwy znajdującej się między powierzchnią a jądrem. Metaliczne jądro ciała, które uderzyło w planetę, pozostaje natomiast bardzo gorące i przemieszcza się w kierunku jej centralnej części.
Według naukowców masywne sub-Neptuny otoczone grubymi warstwami gazu mogą powstawać głównie w następstwie potężnych kolizji. Inny przebieg ewolucji dotyczy niewielkich superziem, które nie przechodzą równie gwałtownych zderzeń. Ich atmosfery mogą stopniowo zanikać wskutek długotrwałego oddziaływania promieniowania gwiazdy.
Autorzy badania podkreślają, że uzyskane rezultaty kwestionują pogląd utrzymujący się przez dziesięciolecia, według którego wielkie kolizje niemal zawsze pozbawiają planety atmosfery. Wyniki wskazują, że tego rodzaju wydarzenia mogą mieć zasadnicze znaczenie dla formowania się sub-Neptunów.
Mariusz Drzewiecki
