Цього літа наука про екзопланети — дослідження планет, що обертаються навколо зірок за межами нашої Сонячної системи — зробила значний крок вперед. Повідомлення про витік гелію з атмосфери LHS 1140b вивели цю екзопланету зі сторінок наукових журналів у поле зору загальнодоступних ЗМІ.
Екзопланета у «зоні придатності для життя»
Як повідомляє сайт phys.org, вчені продовжують досліджувати екзопланету LHS 1140b. Вона обертається навколо тьмяної червоної зорі в сузір’ї Кита — названого на честь морського чудовиська з грецької міфології — і розташованого безпосередньо поруч із легко впізнаваною літерою «W» сузір’я Кассіопеї. Але не мружтеся — вона виглядає приблизно в 10 000 разів тьмянішою за найтьмянішу зірку, яку можна побачити неозброєним оком.
Ця екзопланета викликає особливий інтерес, оскільки це потенційно скелястий світ, що знаходиться в «зоні придатності для життя» зірки, навколо якої вона обертається. Це означає, що температура на її поверхні може бути такою, що сприяє існуванню рідкої води. Цілком можливо, що на ній може існувати життя.
«Вторинна» атмосфера
Попередні спостереження за LHS 1140b за допомогою космічного телескопа James Webb виключили наявність атмосфери, багатої на водень, — так званої «первинної» атмосфери, яка, як вважається, утворюється одночасно з молодими планетами і незабаром розсіюється у космосі.
Астрономи вважають, що всі скелясті планети можуть мати первинну атмосферу, яку вони втрачають незабаром після свого формування. Це коротка, минуща фаза в їхній історії.
Однак повідомлення про виявлення гелію може свідчити про наявність «вторинної» атмосфери, яка, як вважається, є більш стабільною та довговічною. Вторинні атмосфери зберігаються навколо планет і можуть досліджуватися астрономами.
На Землі наша вторинна атмосфера існує вже мільярди років, і її хімічний баланс відображає сукупний вплив геології, хімії та, зрештою, життя.
Проблема визначення типу планети LHS 1140b
LHS 1140b обертається навколо червоного карлика, маса якого становить приблизно п’яту частину маси нашого Сонця, але яскравість якого приблизно в 300 разів менша. Однак, якщо дивитися з Землі, яскравість цієї зорі регулярно знижується кожні 24,7 дня.
За величиною спаду яскравості вчені з команди, яка відкрила цю планету у 2017 році, оцінили її розмір у 1,7 рази більшим за Землю. Подальші спостереження показали, що маса планети трохи перевищує масу нашої планети у п’ять разів.
Такі «суперземлі» належать до найменш масивних планет, які ми на сьогодні можемо виявити, і є одними з найкращих кандидатів для пошуку життя за межами нашої Сонячної системи. Однак точне визначення таких світів становить проблему для астрономів.
Тож чи є LHS 1140b «суперземлею» чи «міні-Нептуном»? Ми майже не маємо уявлення про це, головним чином через брак прикладів таких світів поблизу нашої Сонячної системи. Ця прогалина в наших знаннях про фізику планет є нагальною проблемою, оскільки такі світи, менші за Нептун, здаються найпоширенішим типом планет у Всесвіті.
Скеляста екзопланета, схожа на Землю, з виявленою атмосферою в зоні придатності для життя навіть навколо тьмяної червоної зірки, стала б важливим науковим відкриттям завдяки її потенціалу для існування життя. Однак, як і в будь-якій передовій науці, диявол ховається в деталях.
Визначення умов, необхідних для життя, на поверхні екзопланети
Як уже зазначалося, LHS 1140b викликає особливий інтерес, оскільки вона знаходиться в «зоні придатності для життя» своєї зірки і може мати температуру поверхні від 0 °C (32 °F) до 100 °C (212 °F), що могло б уможливити існування рідкої води — і, можливо, життя — на її поверхні.
Однак з такими умовами слід бути обережними. Якщо LHS 1140b поглинає все зоряне випромінювання, що потрапляє на неї, то її рівноважна температура становитиме -30 °C (-22 °F) — на перший погляд це здається холодно, але цілком у межах діапазону, де парниковий ефект густої атмосфери міг би прогріти планету до більш помірних температур.
Однак якщо спробувати застосувати до планети більш реалістичний математичний підхід, то температура LHS 1140b може становити аж -90 °C (-130 °F), що порівняно з сучасним Марсом.
Це лише другий випадок, коли астрономам вдалося зафіксувати хоча б натяк на наявність атмосфери навколо планети, яка віддалено нагадує Землю. Вперше це сталося навколо екзопланети Глізе 1214b.
Подібно до самої ймовірної атмосфери, цей результат є невиразним і неоднозначним. Під час другого спостереження за планетою в рамках цього дослідження не було виявлено гелію. Причини цього залишаються нез’ясованими. Крім того, цифри, на яких ґрунтуються розрахунки умов на поверхні LHS 1140b, містять значні, неперевірені припущення.
Проте це крок уперед, хай навіть невеликий, на шляху до мети: проведення атмосферної спектроскопії потенційно придатних для життя світів. І не забуваймо, що цей єдиний крок уперед став результатом багаторічних наполегливих зусиль відповідальної наукової команди.
Важливий крок до розуміння правил функціонування планетарних атмосфер
А що ж щодо більш високої мети — виявлення життя на таких світах за ознаками слідових газів у їхніх атмосферах? Які потенційно біогенні молекули стануть однозначним доказом — так званим «незаперечним доказом» — існування життя?Чи може відповідь критися у нашій власній атмосфері, збагаченій молекулами кисню та метану?
Відповідь на ці питання полягає в тому, що ми, ймовірно, отримаємо набагато чіткіше уявлення, коли спостерігатимемо атмосфери тисяч екзопланет, а не лише однієї чи двох. Нам потрібно, щоб природа навчила нас правилам, за якими функціонують планетарні атмосфери, і ця робота тільки-но розпочалася.
Але якщо подорож до тисячі планет починається з одного кроку, то завдяки цим нещодавнім спостереженням за LHS 1140b ми щойно зробили другий. Подорож триває.
