Планеты на близких орбитах под экстремальным воздействием звезд переходят в лавовые миры. Их атмосфера состоит из паров силикатов и металлов, а поверхность находится в динамическом равновесии между плавлением, испарением и кристаллизацией. Такие объекты вызывают научный интерес с точки зрения изучения процессов планетарной эволюции.
Новое исследование, проведенное при координации Йоркского университета, было посвящено изучению эволюции лавовых планет.
По результатам была создана модель их развития.
В ее рамках лавовые планеты рассматриваются как объекты, находящиеся на короткопериодических орбитах (менее земных суток) в приливном захвате. Вследствие этого дневная сторона раскалена до состояния расплава, а ночная может быть относительно холодной. Экстремальный температурный градиент приводит к насыщению атмосферы парами магния, железа, кремния и др. элементов, входящих в состав породообразующих минералов.
Модель предполагает 2 этапа эволюции лавовых миров. Молодые планеты отличаются полностью расплавленными недрами: передача нагрева ночной стороне осуществляется конвективными потоками. Их атмосфера отражает исходный состав планетарного материала. С возрастом недра переходят преимущественно в твердое состояние, и расплав остается тонким слоем на дневной стороне. К тому же атмосфера утрачивает летучие элементы вроде калия, натрия и железа путем улетучивания в космическое пространство или миграции в недра.
Таким образом, с развитием лавовых планет происходит дифференциация вещества между поверхностью и недрами и дневной и ночной сторонами. Это приводит к фракционированию элементов наподобие дистилляции. Так, кремний и железо концентрируются в расплаве, а калий и натрий переходят в атмосферу.
Проведенное исследование открывает новое направление в изучении экзопланет, а также проявляет роль междисциплинарного подхода.
Модель планируется проверить путем наблюдений лавовых миров с использованием JWST. Благодаря этому лавовые планеты могут стать одними из наиболее перспективных объектов изучения в ближайшие годы.
