В развитии событий, которое заставляет астрономов корректировать свои модели и, возможно, свои ожидания, космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил водяные ледяные облака на далёком газовом гиганте. Это открытие, возглавляемое Элизабет Мэтьюз из Института астрономии Макса Планка (MPIA), было сделано на планете Эпсилон Инди Ab, аналоге Юпитера, который, оказывается, сложнее, чем мы ему приписывали.

Это знаменует собой значительный шаг в долгом, медленном продвижении от простого поиска экзопланет к их фактическому пониманию. Десятилетиями, с 1995 по примерно 2022 год, игра заключалась просто в открытии с помощью косвенных методов. Запуск JWST в 2022 году изменил это, позволив проводить детальное изучение атмосферы, хотя до проверки наличия инопланетных газонов нам ещё несколько телескопов не хватает.

Как с восхитительной перспективой выразилась ведущий автор Элизабет Мэтьюз: "JWST наконец позволяет нам детально изучать планеты-аналоги Солнечной системы. Если бы мы были инопланетянами, находящимися в нескольких световых годах, и смотрели бы на Солнце, JWST — это первый телескоп, который позволил бы нам детально изучить Юпитер". Подразумевается, конечно, что для детального изучения Земли потребовались бы технологии, которые мы ещё не изобрели, что, вероятно, к лучшему.

Изучение настоящих планет, подобных Юпитеру, было сложным, потому что самый простой метод требует, чтобы они проходили перед своей звездой, что благоприятствует горячим, близкорасположенным газовым гигантам. Команда Мэтьюз обошла это, напрямую снимая Эпсилон Инди Ab с помощью средне-инфракрасного инструмента MIRI на JWST. Планета, вращающаяся вокруг звезды Эпсилон Инди A в созвездии Индеец, — это здоровяк массой в 7,6 Юпитеров, но с аналогичным диаметром. Она вращается примерно в четыре раза дальше от своей слегка более холодной звезды, чем Юпитер от Солнца, что даёт ей температуру поверхности между 200 и 300 Кельвинами (-70 до +20 °C). Это теплее, чем 140 К у Юпитера, — остаточное тепло от её формирования, которое будет медленно рассеиваться в течение миллиардов лет.

Команда использовала коронограф на MIRI, чтобы блокировать свет звезды, и сделала снимки на 11,3 мкм, чуть за пределами длины волны, связанной с аммиаком. Сравнив их со снимками 2024 года на 10,6 мкм, они смогли оценить уровень аммиака. Аппаратное обеспечение, построенное MPIA, заслуживает здесь кивка.

Сюрприз? Верхняя атмосфера Юпитера доминирует газообразным аммиаком и облаками. Ожидалось, что у Эпсилон Инди Ab будет много газообразного аммиака, но не облаков. Вместо этого наблюдения показали меньше аммиака, чем предсказывалось. Ведущее объяснение? Густые, пятнистые водяные ледяные облака, подобные земным перистым облакам, мешают обзору.

Это представляет собой восхитительную проблему для астрономов, чьи компьютерные модели часто упрощают вещи, игнорируя облака, потому что их трудно моделировать. Соавтор Джеймс Манг из Техасского университета в Остине назвал это "отличной проблемой", отметив, что JWST раскрывает сложность, которую модели теперь "начинают улавливать".

Будущее выглядит облачным в лучшем смысле. Космический телескоп Нэнси Грейс Роман NASA, запуск которого запланирован на 2026-2027 годы с участием MPIA в качестве партнёра, должен отлично справляться с прямым обнаружением отражающих водяных ледяных облаков. Тем временем команда Мэтьюз ищет больше времени на JWST для изучения других холодных аналогов Юпитера, закладывая основу для конечной цели: изучения землеподобных миров и, однажды, поиска признаков того, что мы не одиноки.

Результаты опубликованы в Astrophysical Journal Letters авторами E. C. Matthews и др. Исследователи MPIA, участвовавшие в работе, — Элизабет Мэтьюз и Бхавеш Раджпут, сотрудничавшие с Джеймсом Мангом и Кэролайн Морли (Техасский университет в Остине), Ааринном Картером и Матильдой Малин (Научный институт космического телескопа) и другими.