Проживання інопланетних світів — це одне з фундаментальних питань, на яке поки що немає відповіді. Виявлено понад 5000 екзопланет, про які наука знає мало, що зникає. Наприклад, досі не було надійного доказу існування атмосфер у скелястих світів, схожих на Землю. Якщо екзопланети газові гіганти без сорому показували свою роздуту атмосферу, то зі скелястими світами все було дуже неоднозначно.
Можливості космічної обсерваторії ім. Джеймса Вебба відкрили доступ до збору даних з атмосфер екзопланет. Це досить вузький канал для отримання безцінної інформації, але він є і вчені активно користуються ним. Якщо екзопланета досить гаряча або проходить по лику своєї зірки, «Вебб» фіксує спектри випромінювання та поглинання в області спостережень і допомагає зробити висновок про наявність атмосферної оболонки та її приблизний склад.
У 2004 році на відстані 41 світловий рік від Землі в подвійній системі 55 Рака у сонцеподібної зірки 55 Рака A вчені виявили гарячу суперземлю 55 Cancri e (55 Рака e). Екзопланета була приблизно вдвічі більша за Землю і трохи щільніша за неї. З того часу 55 Рака e була під пильним наглядом безлічі наукових колективів, але виявити наявність атмосфери в екзопланети не вдавалося жодними способами.
Слід сказати, що планета 55 раку e занадто гаряча для виникнення там життя. Вона обертається біля своєї зірки приблизно чверть відстані від Сонця до Меркурія. Її поверхня, зважаючи на все – це вируючий океан магми. Для вчених це можливість зазирнути в минуле Землі, Венери чи Марса, коли планети з нашої системи теж були розпеченими кульками. Це можливість зрозуміти процеси утворення атмосфер на скелястих планетах та їх взаємодії із планетарною речовиною.
Спостереження за екзопланетою 55 Раку e дозволили виявити ознаки щільної та тонкої атмосферної оболонки. За словами дослідників, це найкращий доказ наявності атмосфер у скелястих екзопланет за всю історію спостережень подібних об’єктів. Дані отримані завдяки високій чутливості «Вебба» в ближньому та середньому інфрачервоному діапазоні.
Крихітні коливання світла в діапазоні від 4 до 12 мкм дозволили виявити поглинання спектральних ліній, що сигналізують про наявність в атмосфері 55 Раку e монооксиду та діоксиду вуглецю, які, очевидно, виділяються та підтримуються (що найбільш важливо у даному дослідженні) глобальним магматичним океаном. Інакше висловлюючись, скелястий світ самостійно створює і підтримує атмосферну оболонку. Первинну атмосферу давно обдерло б випромінювання близької зірки.
Також «Вебб» визначив, що денний бік екзопланети холодніший, ніж передбачає моделювання. Вимірювання показали, що температура поверхні на денному боці становить 1540 °C. Якби на планеті не було атмосфери, вона б розігрівалася до 2000 °C або близько того. До охолодження може призвести або переміщення лавових потоків, або атмосферних мас з денним на нічний бік (планета, судна з усього, знаходиться в приливному захопленні і весь час звернена до своєї зірки однією стороною). Лаву можна виключити – явно не та динаміка. Тим самим було отримано ще один непрямий доказ наявності атмосфери у 55 Раку e.
«Зрештою, ми хочемо зрозуміти, які умови дозволяють скелястій планеті підтримувати багату на газ атмосферу: ключовий компонент придатної для життя планети», — кажуть дослідники.