Международная команда учёных пришла к выводу, что погода на экзопланете Kepler 7b весьма непредсказуема: ежедневно на внесолнечной планете, которая вращается вокруг своей родительской звезды, находящейся на расстоянии порядка 1 тысячи световых лет от Земли, в одном полушарии весьма пасмурно, в то время как на другой стороне экзопланеты — ясная, безоблачная погода.
Столь неоднозначная метеорологическая обстановка на Kepler 7b побудила учёных из Массачусетского технологического института и нескольких других научно-исследовательских учреждений составить карту распределения облачных масс над экзопланетой. Картографирование облачности внесолнечных планет производилось впервые. Учёные заметили, что одно из полушарий Kepler 7b покрыто облаками чрезвычайной высокой плотности, которым нет аналогов на Земле. Примечателен тот факт, что слой воздушных масс настолько толстый, что отражает подавляющее большинство поступающего от родительской звезды света. Такой облачный «щит» превращает поверхность планеты в морозильную камеру, а низкие температуры в свою очередь способствуют дальнейшему формированию облаков.
Команда исследователей создала карту с низкой разрешающей способностью. В качестве информационной базы послужили оптические данные космического телескопа НАСА «Кеплер». Учёные также проанализировали яркость экзопланеты, когда та находилась в различных фазах своей орбиты. Единогласно было решено, что специфическое альбедо экзопланеты связано с наличием облаков, в большей степени с их неравномерным распределением.
По словам Nikole Lewis, учёного из Department of Earth, функционирующего при Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS), существует множество различных химических процессов, из-за которых могла возникнуть такая неоднородная облачность.
Результаты своих исследований Lewis и его коллеги опубликовали в журнале Astrophysical Journal Letters.
Kepler 7b была среди первых экзопланет, идентифицированных космическим кораблём «Кеплер». С того времени – почти за 3 года — космический телескоп обнаружил ещё более 130 экзопланет вне Солнечной системы. Kepler 7b относят к «горячим юпитерам», поскольку она в болей степени состоит из газа и примерно вполовину больше Юпитера. И это при том, что масса экзопланеты составляет примерно ½ массы крупнейшей планеты Солнечной системы.
В 2011 году учёный Brice-Olivier Demory проанализировал альбедо (отражательную способность) Kepler 7b и пришёл к выводу, что внесолнечная планета необычно яркая как для экзопланеты, отражая порядка 50% поступающего от родительской звезды света. На тот момент, причина столь нехарактерного альбедо оставалась загадкой. Но благодаря наблюдениям космического аппарата «Спитцер», работающего в инфракрасном диапазоне, было выяснено, что альбедо экзопланеты напрямую зависит от облачности атмосферы Kepler 7b.
Дабы прийти к этому выводу, учёные пересмотрели данные «Кеплер» касательно экзопланеты, собранные им за три года, сопоставив их с недавно полученными температурными наблюдениями «Спитцер». Объединив эти два набора данных, учёные сопоставили количество тепла и света, испускаемого планетой на каждой фазе её орбиты. Они обнаружили, что экзопланета испускаете чрезвычайно мало тепловой энергии, что послужило подтверждением того, что альбедо Kepler 7b действительно связана с отражением света, а не излучением тепла.
Но такое открытие не являлось достоверным подтверждение наличия облаков в атмосфере экзопланеты. Группа исследователей рассуждала, что отражённый свет мог быть вызван явлением, называемым «рассеиваньем Релея», то есть свет от родительской звезды Kepler однородно рассеивается вокруг планеты
Учёным было известно, что если отражательная способность экзопланеты связана с «рассеиванием Релея», то световое излучение экзопланеты должно достигнуть максимума в точке, когда планета находится позади своей родительской звезды. Но вместо этого исследователи зафиксировали, что максимальная яркость Kepler 7b наблюдается, когда экзопланета миновала эту точку, что указывает на её неоднородную отражательную способность, которая однозначно никоем образом не связана с рассеиванием тепла. Такие наблюдения послужили знаком к тому, что альбедо внесолнечной планеты напрямую связано с неравномерным распределением облаков.
Однозначно неясно, какие именно условия послужили причиной столь неравномерного облачного покрова. Nikole Lewis отмечает, что экзопланета находится в специфическом диапазоне температур, для которого свойственно образование в высших слоях атмосферы конденсатов. По словам учёного, по сравнению с Юпитером для Kepler 7b свойственна более слабая гравитация, которая позволяет атмосферным частичкам длительное время удерживаться в воздухе, поэтому созданы все условия для образования плотного облачного покрова.
Это исследование проводилось при финансовой поддержке NASA, German Science Foundation, Belgian American Educational Foundation и Wallonie-Bruxelles International.
