Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил суперземлю с богатой азотом атмосферой и потенциальным водным океаном
Атмосфера LHS 1140 b может быть похожа на земную, а модели предполагают наличие жидкого океана диаметром 4000 километров
Результаты, полученные под руководством Монреальского университета, показывают, что экзопланета с обитаемой зоной LHS 1140 b, расположенная примерно в 48 световых годах от нас в созвездии Кита, является одним из самых перспективных кандидатов на экзопланету с обитаемой зоной, потенциально содержащим атмосферу и даже океан с жидкой водой.
Данные с космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) были собраны в декабре 2023 года и добавлены к предыдущим данным с других космических телескопов Spitzer, Hubble и TESS, чтобы закрепить этот результат, принятый к публикации в The Astrophysical Journal Letters.
«Это первый раз, когда мы увидели намёк на атмосферу на каменистой или богатой льдом экзопланете. Обнаружение атмосфер на небольших каменистых планетах является главной целью JWST, но эти сигналы гораздо сложнее обнаружить, чем атмосферы гигантских планет. LHS 1140 b — одна из лучших малых экзопланет в обитаемой зоне для исследований, способная поддерживать плотную атмосферу, и мы, возможно, только что обнаружили доказательства наличия этой атмосферы», — сказал Райан Макдональд, научный сотрудник NASA Sagan на кафедре астрономии, который сыграл ключевую роль в анализе атмосферы LHS 1140 b.
LHS 1140 b, экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика с малой массой, размером примерно в одну пятую часть Солнца, пленила учёных тем, что является одной из ближайших экзопланет к Солнечной системе, которая находится в обитаемой зоне своей звезды. Экзопланеты, обнаруженные в этой «Зоне Златовласки», имеют температуру, которая позволяет воде на их поверхности существовать в жидкой форме, что является важнейшим элементом для жизни, какой мы её знаем на Земле.
Одним из важнейших вопросов относительно LHS 1140 b был вопрос о том, является ли она экзопланетой типа мини-Нептуна или суперземлёй — каменистой или богатой водой планетой, превышающей по размерам Землю.
«Из всех известных на данный момент экзопланет LHS 1140 b вполне может стать для нас лучшим вариантом, чтобы однажды косвенно подтвердить наличие жидкой воды за пределами Солнечной системы. Это станет важной вехой в поиске потенциально обитаемых экзопланет», — сказал Шарль Кадье, ведущий автор научной статьи и докторант Монреальского университета.
Анализ наблюдений команды исключил сценарий мини-Нептуна, с доказательствами, предполагающими, что экзопланета LHS 1140 b является супер-Землёй. Макдональд провёл анализ атмосферы, который предполагает, что LHS 1140 b имеет богатую азотом атмосферу, потенциально похожую на атмосферу Земли, которая на 78% состоит из азота. Текущие модели показывают, что если LHS 1140 b имеет атмосферу, похожую на земную, то это будет ледяная планета с океаном диаметром около 4000 километров, что эквивалентно половине площади поверхности Атлантического океана. Температура поверхности в центре этого океана может быть даже комфортной, около 20 градусов по Цельсию.
Оценки, основанные на накопленных данных, показывают, что LHS 1140 b менее плотная, чем ожидалось для каменистой планеты с составом, подобным земному, что предполагает, что от 10 до 20% её массы может состоять из воды. Это открытие указывает на то, что LHS 1140 b является убедительным кандидатом на водный мир или ледяную планету с потенциальным жидким океаном на поверхности планеты, которая всегда будет обращена к своей звезде из-за синхронного вращения планеты.
Потенциальная атмосфера LHS 1140 b и благоприятные условия для жидкой воды делают её исключительным кандидатом для будущих исследований обитаемости. Эта планета предоставляет уникальную возможность изучить мир, который мог бы поддерживать жизнь, учитывая её положение в обитаемой зоне и вероятность наличия атмосферы, способной удерживать тепло и поддерживать стабильный климат.
«Это наш первый взгляд на атмосферу на суперземле в обитаемой зоне. По сравнению с другими известными экзопланетами в обитаемой зоне, такими как в системе TRAPPIST-1, звезда LHS 1140, по-видимому, более спокойная и менее активная, что значительно упрощает задачу выделения атмосферы LHS 1140 b из сигналов звезды. Наша первоначальная разведка LHS 1140 b с помощью JWST показала, что это, возможно, лучшая экзопланета с обитаемой зоной. Хотя нам нужно больше наблюдений для подтверждения богатой азотом атмосферы и поиска других газов, это очень многообещающее начало», — сказал Макдональд.