Egzoplanety podobne do Ziemi, mają nietrwały i złożony system pogodowy z nieprzewidywalnym i zmiennym klimatem, ale wciąż dynamika egzo-atmosfery w odległych światach pozostaje wielką tajemnicą.
Korzystając z danych o wysokiej precyzji z Kosmicznego Teleskopu Keplera, grupa naukowców z Uniwersytetu Toronto, Uniwersytetu York i Queen's University w Belfaście skupiła się na sześciu dużych egzoplanetach, obserwując obrót tych planet wokół gwiazd w celu znalezienia wzorów w ich globalnych systemach pogodowych.
Oczywiście nie mówimy o egzoplanetach, przynajmniej o czymś przypominającym Ziemię, o wiele trudniej jest je zaobserwować; nasze światy są gorące (ponad 1600 stopni Celsjusza lub 2900 stopni Fahrenheita), a ogromne olbrzymy gazowe obracają się wokół swoich gwiazd w bardzo bliskiej odległości. W przyszłości, kiedy nasz sprzęt może stać się technicznie bardziej złożony, metody szacowania odległych od nas systemów pogody obcych będą również wykorzystywane w badaniach małych planet kamiennych.
Aby bardziej szczegółowo zbadać te światy, naukowcy zaobserwowali różne fazy orbit tych egzoplanet. Podobnie jak w fazach naszego Księżyca, które zależą od kąta Słońca oświetlającego jego powierzchnię, z punktu widzenia obserwatora Ziemi odległe egzoplanety mają raczej podobne fazy, które można zaobserwować z odległości wielu lat świetlnych. „Określiliśmy pogodę innych światów, mierząc zmiany na planetach podczas ich przejścia od gwiazdy macierzystej, aby dowiedzieć się więcej o cyklu dnia i nocy na egzoplanetach” - powiedziała Lisa Esteves z University of Toronto, naczelna autorka badania. „Prześledziliśmy, w jaki sposób każdy z nich przechodzi cykl faz, podczas których różne części planety są jasno oświetlone przez gwiazdę lub są w całkowitej ciemności”.
Podczas tworzenia układu planetarnego w gwieździe, planety najbliżej gwiazdy, zgodnie z założeniami, obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co jest podobne do ruchu prawostronnego pod względem orbit planety. Tak więc, w większości masywnych gigantów gazowych, prawdopodobnie od samego początku istnienia planety, powstaje wschodni strumień wiatrów atmosferycznych. Naukowcy odkryli również, że chmury, które tworzą się na nocnej stronie egzoplanety, wychodzą na stronę dzienną, nagrzewają się, a następnie szybko rozpraszają.
To było bardzo interesujące, gdy zespół dostrzegł wzrost jasności w czterech światach w czasie porannym, aw pozostałych dwóch podczas wieczoru, oba odkrycia dostarczają nam ciekawych wskazówek, aby zrozumieć naturę atmosfer tych sześciu egzoplanet.
„Wiatry nadal kierują chmury na stronę dzienną, gdzie nagrzewają się i rozpraszają, pozostawiając za sobą czyste niebo jadalne” - mówi Estevez. „Te wiatry poruszają gorące powietrze na wschód od południka, który jest w tym czasie w środku dnia, co powoduje wyższe temperatury po południu”. „Porównując dane planetarne dotyczące wcześniej określonych temperatur z cyklem pomiaru fazy dostarczonym przez Keplera, odkryliśmy, że nadmiar jasności po stronie porannej jest najprawdopodobniej generowany przez odbicie światła gwiazd” - mówi Esteves. „Te cztery planety nie są wystarczająco gorące, aby wytworzyć nadmiar światła z promieniowania cieplnego”.
„Nadmiar światła widzianego na dwóch bardzo gorących planetach można wyjaśnić promieniowaniem cieplnym” - dodała. „Najprawdopodobniej wyjaśnia to fakt, że w tym przypadku wiatry przenoszą ciepło na stronę wieczorną, tworząc nadmierną jasność”.
Wcześniej dane Keplera wykorzystywano głównie do mierzenia odbitej i termicznej jasności egzoplanet, ale dziś jest to pierwsza próba zmierzenia zmian jasności faz egzoplanet, w celu określenia cyklu dnia i nocy, a także dynamiki egzoplanetarnych warunków pogodowych.
„Nadchodzące misje kosmiczne powinny ujawnić o wiele więcej małych planet wokół jasnych gwiazd, które będą głównymi celami przyszłych szczegółowych badań” - mówi współautor Ray Jayavardhana z York University. „Mam nadzieję, że pewnego dnia, w niedalekiej przyszłości, będziemy rozmawiać o raportach pogodowych z obcych światów, a także o pogodzie na Ziemi, dokonując jedynie porównań z naszą planetą macierzystą”.
