В концепции этого художника экзопланета LHS 1140 b изображена на переднем плане, окруженная богатой гелием атмосферы. Другая ближайшая каменистая планета вращается вокруг того же холодного красного карлика на расстоянии. Новое исследование обеспечивает убедительные доказательства того, что LHS 1140 b сохраняет атмосферу, что является важным шагом на пути к открытию похожих на Земле скалистых планет в качестве альтернативы нашей Солнечной системы. Фото: Мелисса Вайс/Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт
Астрономические разработки достигли важного поворотного момента в поисках жизни за пределами Земли: впервые обнаружена атмосфера вокруг каменистой, видимой на Земле планеты, расположенной в обитаемой зоне другой звезды. Это открытие, по мнению исследователей, представляет собой убедительное на данный момент доказательство того, что планета с температурой, близкой к земной, и каменистым составом может существовать за пределами нашей Солнечной системы, сохраняя при этих условиях надежные возможности поддержания жизни.
«Атмосфера необходима планете для поддержания жизни в том виде, в котором мы ее знаем», — сказал ведущий автор Коллин Херувим, недавно получивший докторскую степень в области наук о Земле и планетах Гарвардского университета. «Впервые кто-либо обнаружил атмосферу на каменистой планете в обитаемой зоне другой звезды».
Гелий раскрывает атмосферу экзопланеты
Исследование, опубликованное 16 июля в журнале Science, описывает наблюдения гелия, выходящей из LHS 1140 b — скалистой экзопланеты, расположенной примерно в 48 световых годах от Земли. Сигнал подтвержден более ранними теоретическими предсказаниями о том, что планета обладает атмосферой. LHS 1140 b вращается вокруг красного карлика в пределах ее обитаемой зоны — области вокруг звезд, где температура и другие условия окружающей среды могут привести к появлению жидкой воды на поверхности планеты.
Ученые идентифицировали тысячи экзопланет, в том числе несколько скалистых миров в обитаемых зонах. Однако подтверждение наличия в этой планете атмосферы было одной из сложнейших задач в исследованиях экзопланет. «Двадцать лет назад мы задавали вопросы, существуют ли вообще другие планеты земного типа», — сказал Робин Вордсворт, профессор экологических наук и инженерии Гордона Маккея, профессор наук о Земле и планетах в Гарварде и один из научных руководителей Херувимов. «Затем мы узнали, что они распространены, и некоторые из них были найдены в обитаемой зоне. Следующий вопрос заключался в том, удалось ли им сохранить окружающую среду. Теперь мы знаем, что по крайней мере у одного это было».
Скалистый мир, сохранивший свою атмосферу
Предыдущие исследования выявили каменистые планеты, вращающиеся вокруг обитаемых зон своих звезд. Однако это исследование является первым, которое ясно показывает, что у одного из таких миров есть атмосфера, которая может сохраниться в течение миллиардов лет. Херувим и его коллеги разработали теоретическую модель, предсказывающую, что верхняя атмосфера LHS 1140 b будет сохранять большое количество гелия, медленно улетающего в космос.
Исследователи проверили это предсказание с помощью теплового инфракрасного спектрографа Эшель (WINERED) в Магеллановой обсерватории в Чили. В своих наблюдениях они воспользовались необычным событием, когда LHS 1140 b и другая планета пересеклись перед их звездой в одну и ту же ночь. На второй планете не было никаких признаков атмосферы. Однако LHS 1140 b показал сигнал об утечке гелия с планеты, что свидетельствует о том, что на ней все еще сохраняется атмосфера.
Прогноз, подтвержденный данными телескопа
Соруководитель Херувимов Дэвид Шарбонно, руководитель факультета астрономии Гарварда и астрономического Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт, начал сомневаться в успехе этого плана. Предсказание было основано на математической модели, и сигнала такого типа никогда раньше не наблюдалось у скалистого мира. Результаты изменили его мнение. «Коллин проанализировал модель нашей планеты и предсказал, что на этой планете будет гелиевая атмосфера», — сказал Шарбонно. «Затем он собрал время телескопа, получил данные и обнаружил, что они были статистически достоверными».
Это открытие указывает на то, что астрономы способны изучать атмосферу скалистых экзопланет с Землей, ища газов, идущих в космос.
Многообещающая цель в поисках жизни
По уровню астрономии, атмосфера LHS 1140 b существует уже более трех миллиардов лет. Такое долголетие делает планету особенно многообещающей целью для дополнительных исследований.
Херувим надеется определить полный химический состав атмосферы и в конечном итоге определить, есть ли на планете поверхностностные океаны или другие особенности, связанные с обитаемостью. Он и его коллеги также планируют использовать модель для поиска дополнительных каменных миров с атмосферой.
«Это была проверка модели, и, надеюсь, это лишь первое из многих полученных результатов», — сказал он. — сказал он.