За даними JWST виявили крижаний світ у придатній для життя зоні

Команда астрономів визначила екзопланету помірного клімату як багатообіцяючий надземний льодовий або водний світ. Висновки, очолювані Університетом Монреаля, показують, що екзопланета придатної для життя зони, LHS 1140 b, навряд чи є міні-Нептуном, невеликим так званим газовим гігантом — великими планетами, які складаються переважно з газу — з густою, багатою воднем атмосферою. Планета, розташована приблизно в 48 світлових роках від нас у сузір’ї Кита, постає як одна з найперспективніших відомих кандидатів на екзопланети зони життя, яка потенційно містить атмосферу і навіть рідкий водний океан.

Дані космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) були зібрані в грудні 2023 року та додані до попередніх даних інших космічних телескопів Spitzer, Hubble і TESS, щоб підтвердити цей результат, прийнятий для публікації в The Astrophysical Journal Letters цього тижня та наразі доступний на сайті сервер препринтів arXiv.

«Це перший раз, коли ми побачили натяк на атмосферу на скелястій або багатій льодом екзопланеті придатної для життя зони. Виявлення атмосфери на маленьких кам’янистих світах є головною метою для JWST, але ці сигнали набагато важче побачити, ніж для атмосфери гігантських планет», — сказав Раян Макдональд, науковий співробітник NASA Sagan з Департаменту астрономії університету, який був ключовим в аналізі атмосфери LHS 1140 b.

«LHS 1140 b — одна з найкращих малих екзопланет у придатній для життя зоні, яка здатна підтримувати густу атмосферу, і ми могли просто знайти докази існування повітря в цьому світі».

LHS 1140 b, потенційно придатний для життя світ

LHS 1140 b, екзопланета, що обертається навколо маломасисної червоної карликової зірки розміром приблизно в одну п’яту від Сонця, захопила вчених тим, що вона є однією з найближчих екзопланет до Сонячної системи, яка знаходиться в зоні проживання цієї зірки. Екзопланети, знайдені в цій «зоні Золотовласки», мають температуру, яка дозволяє воді існувати на них у рідкій формі, що є ключовим елементом для життя, яке ми знаємо на Землі.

Одним із критичних питань щодо LHS 1140 b було те, чи є це екзопланетою типу міні-Нептуна, чи супер-Землею — кам’янистою або багатою водою планетою, більшою за Землю.

«З усіх відомих на цей час екзопланет помірного поясу LHS 1140 b цілком може бути нашим найкращим вибором для того, щоб одного разу побічно підтвердити наявність рідкої води на поверхні чужорідного світу за межами нашої Сонячної системи», — сказав Чарльз Кадьє, провідний автор наукової статті та докторант. в Університеті Монреаля. «Це стане важливою віхою в пошуку потенційно придатних для життя екзопланет».

Дані JWST ведуть до нових ідей

Аналіз спостережень команди рішуче виключив сценарій міні-Нептуна, маючи докази того, що екзопланета LHS 1140 b є суперземлею, яка навіть може мати багату азотом атмосферу, подібну до земної. Однак команда попереджає, що для підтвердження ознак газоподібного азоту будуть необхідні додаткові спостереження разом зі спостереженнями JWST.

Оцінки, засновані на всіх накопичених даних, показують, що LHS 1140 b менш щільний, ніж очікувалося, для кам’янистої планети зі складом, схожим на Землю, припускаючи, що від 10 до 20% її маси може складатися з води. Це відкриття вказує на те, що LHS 1140 b є переконливим кандидатом на водний світ, який, ймовірно, нагадує сніжну кулю або крижану планету з потенційним рідким океаном у підзоряній точці або ділянці поверхні планети, яка завжди буде звернена до головної зірки системи через до синхронного обертання планети (подібно до Місяця Землі).

Можлива наявність атмосфери та океану

Макдональд провів аналіз атмосфери, який показує, що LHS 1140 b має багату азотом атмосферу, потенційно подібну до атмосфери Землі, яка складається з 78% азоту. Хоча це все ще лише попередній результат, наявність багатої азотом атмосфери свідчить про те, що планета зберегла значну кількість атмосфери, що створює умови, які можуть підтримувати рідку воду.

Це відкриття надає перевагу сценарію водного світу/сніжної кулі як найбільш правдоподібному. Сучасні моделі вказують на те, що якщо LHS 1140 b матиме атмосферу, схожу на Землю, це буде планета-сніжка з океаном діаметром близько 4000 кілометрів, що еквівалентно половині площі поверхні Атлантичного океану. Температура на поверхні в центрі цього інопланетного океану може навіть становити комфортні 20 градусів за Цельсієм.

Потенційна атмосфера LHS 1140 b і сприятливі умови для рідкої води роблять його винятковим кандидатом для майбутніх досліджень придатності для проживання. Ця планета дає унікальну можливість вивчити світ, який може підтримувати життя, враховуючи її положення в зоні проживання та ймовірність наявності атмосфери, яка може утримувати тепло та підтримувати стабільний клімат.

«Це наш перший приголомшливий проблиск атмосфери на суперземлі в зоні проживання. Порівняно з іншими відомими екзопланетами зони проживання, такими як у системі TRAPPIST-1, зірка LHS 1140 виглядає більш спокійною та менш активною, що робить значно легше відокремити атмосферу LHS 1140 b від зоряних сигналів, викликаних зоряними плямами», – сказав Макдональд.

«Наша початкова розвідка LHS 1140 b за допомогою JWST виявила, що це, мабуть, найкраща екзопланета з придатних для життя зон, відомих на цей час для характеристики атмосфери. Хоча нам потрібні додаткові спостереження JWST, щоб підтвердити багату азотом атмосферу та шукати інші гази, це дуже багатообіцяючий початок».