Pomimo faktu, że w naszym Układzie Słonecznym nie ma planet gazowych o cienkiej atmosferze helu, obserwacje teleskopu kosmicznego Spitzera pokazują, że w skali galaktycznej takie zjawiska wcale nie są rzadkie.
Według naukowca z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA w Pasadenie i autora odpowiedniego artykułu w Dzienniku Astronomicznym Renu Hu: „Wokół naszego Słońca nie ma planet tego typu, ale wydaje nam się, że takie ciała kosmiczne są wspólne dla innych systemów słonecznych”
Podczas poszukiwań egzoplanet specjalnej klasy, znanej również jako „Ciepłe Neptunes”, zespół Renu Hu doszedł do wniosku, że atmosfera tych światów pod wpływem promieniowania gwiazdowego może całkowicie utracić wodór, pozostawiając cięższy hel nad powierzchnią.
Rozmiar takich ciepłych Neptunów nie przekracza wymiarów tytułowego „lodowego giganta”. Ale w przeciwieństwie do tych egzoplanet, atmosfera niebieskiej gwiazdy składa się głównie z wodoru. Neptun i Uran są często nazywane planetami lodowymi z powodu dużej ilości lodowatych substancji, takich jak woda, metan i amoniak, które są ich częścią. Ze względu na bliskość rozgrzanych do czerwoności gwiazd, skład ciepłego Neptuna jest radykalnie różny od składu planet najbliższych nam. Przede wszystkim wyraża się to brakiem wodoru w atmosferze.
„Wodór jest czterokrotnie lżejszy od helu i pod wpływem silnego wiatru słonecznego może powoli znikać z atmosfery planety”, mówi Hu. „W wyniku tego procesu, który trwa ponad 10 miliardów lat, stężenie w atmosferze helu znacznie wzrasta”.
Odkrycie to było wynikiem obserwacji obiektu GJ 436b - ciepłego Neptuna 33 lata świetlnego od Ziemi - za pomocą teleskopu Spitzera. Podczas badania promieniowania planety odkryto, że w atmosferze nie ma praktycznie metanu.
Nasz Neptune zawiera dużo metanu, który pochłania światło czerwonego widma. Daje to planecie rozpoznawalny jasny niebieski odcień. Z kolei w GJ 436b nie ma metanu, chociaż węgiel jest w nadmiarze. Ponieważ metan (CH4) składa się z węgla i wodoru, jego brak można wytłumaczyć brakiem jednego z pierwiastków, w tym przypadku wodoru.
Zamiast kontaktu z wodorem, węgiel reaguje z tlenem. W rezultacie atmosfera egzoplanety jest wzbogacona w tlenki węglanu - CO i CO2. Fakt ten wskazuje na obecność w składzie powłoki gazowej takich planet dużej ilości helu - drugiego co do wielkości pierwiastka we Wszechświecie. Na poparcie tej teorii teleskop Spitzera wykrył ślady odpowiednich związków chemicznych w widmie emisji GJ 436b. Ciepłe Neptunes powinny wyglądać inaczej niż lodowy gigant naszego systemu. Są bardziej blade i szare, nie mają kropli lazurowego piękna charakterystycznego dla Neptuna.
Do tej pory naukowcy nie byli w stanie wykryć bezpośrednich dowodów obecności helu w atmosferze egzoplanet. Naukowcy wiążą duże nadzieje z nowym teleskopem NASA „James Webb”. Mają nadzieję, że wykorzystają go do poszukiwania innych ciepłych Neptun, aby zbadać te dziwne ciała bardziej szczegółowo.
„Każda planeta, którą możesz sobie wyobrazić, może istnieć gdzieś w rozległych przestrzeniach Wszechświata” - mówi Sara Seager, współautorka artykułu. „Planety są tak różne pod względem wielkości i masy, że praktycznie każda konfiguracja spełniająca prawa fizyki i chemii może zostać wykryta.”
