Planety lawowe to takie, które krążą tak blisko swojej gwiazdy, że po swojej dziennej stronie mają temperaturę wystarczającą do stopienia skał. Krótkie okresy orbitalne oznaczają, że taka egzoplaneta rotuje synchronicznie (podobnie jak Księżyc względem Ziemi) i jest stale zwrócona tą samą stroną w kierunku gwiazdy, czyli na jednej półkuli ma nieustannie dzień, a na drugiej nieustannie noc.

Tego typu obiektów nie ma w Układzie Słonecznym, ale znaleziono je w innych systemach planetarnych. Badacze postanowili opracować teoretyczny model dla interpretacji ewolucji tego rodzaju planet. Połączono wiedzę z zakresu geofizycznej mechaniki płynów, atmosfer egzoplanet oraz mineralogii.

Sposób ewolucji planety lawowej naukowcy porównują do procesu destylacji. Gdy skały topią się lub wyparowują, pierwiastki takie, jak magnez, żelazo, krzem, tlen, sód czy potas w różny sposób rozdzielają się pomiędzy fazą gazową, ciekłą i stałą. Istnieje równowaga pomiędzy fazą gazową i ciekłą oraz pomiędzy ciekłą i stałą, może ona trwać nawet miliardy lat.

Po przeprowadzeniu symulacji numerycznych badacze ustalili, iż mogą wystąpić dwa końcowe stany ewolucji planety lawowej. Pierwszy przypadek to w pełni stopione wnętrze, co występuje prawdopodobnie dla młodych planet. Drugi wariant to wnętrze w większości w stanie stałym. Taka sytuacja ma miejsce przypuszczalnie dla planet starych.

W pierwszej wersji skład chemiczny atmosfery jest taki, jak całej planety; występuje transport ciepła w obrębie płynnego wnętrza, co powoduje, że strona nocna również jest gorąca. W drugiej wersji, po stronie dziennej pozostaje jedynie płytki ocean lawy, a w atmosferze jest mało sodu, potasu i żelaza.

Naukowcy uzyskali 100 godzin czasu obserwacyjnego na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba (JWST). Obserwacjami będzie kierować Lisa Dang z University of Waterloo w Kanadzie (jedna ze współautorek omawianego artykułu). Celem obserwacji będzie przetestowanie przewidywań teoretycznych. Naukowcy mają nadzieję, że w obserwacjach uda im się odróżnić młode planety lawowe od starych, co by potwierdziło proponowaną koncepcję.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Nature Astronomy”. Zespołem badawczym kierował Charles-Édouard Boukaré z York University w Toronto w Kanadzie. (PAP)

cza/ zan/