Как правило, небесные тела, размеры которых не превышают тысячи километров, не способны удерживать вокруг себя устойчивую газовую оболочку из-за недостаточной гравитации. Однако, несмотря на это, небольшая планета (612533) 2002 XV93, диаметром всего пятьсот километров, продемонстрировала наличие атмосферы во время звездного затмения. Причины этого явления пока не выяснены, хотя у первооткрывателей-астрономов уже сформировались предварительные предположения.
В начале своего существования практически все небесные тела, имеющие диаметр в несколько тысяч километров, обладают атмосферой. Только под воздействием мощных внешних факторов планета такого размера может потерять свою газовую оболочку, как это произошло, например, с Меркурием.
Чем меньше размеры небесного тела, тем менее плотной является его атмосфера. Даже у Плутона, диаметр которого составляет почти 2400 километров, атмосферное давление равно всего один паскаль, что составляет одну стотысячную часть земного. Помимо слабой гравитации, причиной этого является и крайне низкая температура, достигающая -229 градусов Цельсия и ниже. При таких условиях большинство газов переходят в состояние льда. Для остальных тел, расположенных за орбитой Нептуна, удалось зафиксировать лишь незначительные остатки атмосферы с давлением, которое в миллионы или даже миллиард раз меньше земного.
Их недавнее исследование, проведенное японскими астрономами, вызывает еще большее удивление, опубликованная в Nature. 10 января 2024 года японские телескопы зафиксировали прохождение малой планеты под обозначением (612533) 2002 XV93 между Землей и диском удаленной звезды. Обладая диаметром приблизительно в 500 километров, данное небесное тело продемонстрировало заметные признаки наличия глобальной атмосферы.
Все остальные объекты Солнечной системы, диаметр которых составляет 500 километров и меньше, не демонстрируют глобальной атмосферы. У спутника Сатурна Энцелада наблюдаются выбросы газов непосредственно над гейзерами, однако за их пределами атмосферное давление на его поверхности в миллиард раз меньше земного. По сути, это уже не может считаться атмосферой, а представляет собой лишь редкие молекулы газов. В то же время, у объекта (612533) 2002 XV93, согласно новым данным наблюдений, давление газов составляет всего 5-10 миллионов раз меньше земного. При этом газы распределены достаточно равномерно: убывание света звезды, заслоненной этим объектом, происходило постепенно, что не характерно для тела, лишенного видимой атмосферы. Именно она задерживает часть излучения других тел во время затмения.
Авторы исследования подчеркнули необходимость пересмотра устоявшегося представления о формировании плотных атмосфер вокруг крупных небесных тел. При этом они сами констатируют, что даже Эрида, значительно превосходящая Плутон по размерам, в настоящее время не демонстрирует глобальной атмосферы. Более того, если таковая и присутствует, то ее плотность не превышает одной стомиллионной от плотности земной атмосферы, что в 10-20 раз меньше, чем у объекта (612533) 2002 XV93, имеющего значительно меньшие размеры.
Возникновение такой ситуации вызывает вопрос: что объясняет наличие у небольшого и холодного тела разреженной и холодной атмосферы? Астрономы выдвинули два вероятных объяснения. Прежде всего, малая планета могла недавно столкнуться с другим небесным телом. В результате столкновения высвобождается огромное количество энергии, которое может на короткое время растопить лед азота или метана и сформировать вокруг планеты глобальную газовую оболочку.
Во-вторых, криовулканизм, то есть геологическая активность, проявляющаяся в извержениях газов, может наблюдаться даже у небольших небесных тел. Ярким примером служит Энцелад, о котором говорилось ранее. Однако, для возникновения такой активности требуется значительное приливное воздействие (у Энцелада оно вызвано взаимодействием с Сатурном). У астероида (612533) 2002 XV93 не обнаружено крупных спутников, что снижает вероятность реализации этой гипотезы.
Ученые заявили, что проверить предположение о недавнем столкновении с другим небесным объектом можно с помощью данных, полученных с космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб». Это связано с тем, что в случае такого события плотность атмосферы будет непрерывно уменьшаться, а газы, выброшенные в результате взрыва, замерзнут и осядут в виде очень разреженного инея.