Всего в 49 световых годах от Земли находится планета, которая всё больше интригует астрономов. LHS 1140b крупнее и массивнее нашей планеты, обращается вокруг тусклого красного карлика и расположена в его обитаемой зоне — области, где при подходящих условиях теоретически может существовать жидкая вода. Теперь появился ещё один повод присмотреться к этому миру: исследователи обнаружили возможный сигнал гелия, покидающего его атмосферу. Если результат подтвердится, перед нами может оказаться редкий пример сравнительно небольшой экзопланеты с доступной для наблюдений вторичной атмосферой. Но до заявления о потенциальной жизни здесь ещё очень далеко.
LHS 1140b была открыта в 2017 году транзитным методом. Каждые 24,7 дня планета проходит перед своей звездой и немного уменьшает её яркость. По глубине такого транзита астрономы определяют размер объекта, а дополнительные измерения движения звезды позволяют оценить его массу. Радиус LHS 1140b примерно в 1,7 раза больше земного, а масса превышает массу Земли чуть более чем в пять раз.
Именно эти характеристики помещают её в одну из наиболее загадочных категорий экзопланет. В Солнечной системе подходящего аналога просто нет. После Земли и Венеры по размерам сразу следуют значительно более крупные ледяные гиганты Уран и Нептун. Между ними остаётся огромный пробел, тогда как возле других звёзд планеты промежуточных размеров встречаются чрезвычайно часто.
Поэтому астрономам необходимо понять, что представляет собой LHS 1140b. Это преимущественно каменистая сверхземля с относительно тонкой атмосферой или мини-Нептун с большой газовой оболочкой? От ответа зависит практически всё — от температуры и давления на поверхности до возможности существования океана.
Предыдущие наблюдения уже позволили сделать важный шаг. Данные космического телескопа James Webb не поддержали вариант с массивной первичной водородной атмосферой. Именно такие оболочки молодые планеты могут захватывать непосредственно из окружающего протопланетного газа. У сравнительно небольших миров они нередко постепенно теряются под действием излучения звезды и других процессов.
Теперь исследователи получили возможный сигнал гелия, уходящего от LHS 1140b. На первый взгляд это может показаться странным: почему утечка газа считается хорошей новостью для атмосферы? Потому что обнаружить убегающий гелий можно только в том случае, если где-то существует его источник. В сочетании с предыдущими данными это создаёт интригующую возможность наличия у планеты более зрелой вторичной атмосферы.
Такие атмосферы возникают уже после раннего этапа формирования планеты. Их могут поддерживать вулканическая дегазация, химические процессы в недрах, столкновения и длительный обмен веществ между поверхностью и газовой оболочкой. Земная атмосфера тоже относится к этому типу и на протяжении миллиардов лет менялась под совместным воздействием геологии, океана и жизни.
Именно поэтому вторичная атмосфера интереснее для астробиологии, чем огромная первичная оболочка из водорода. Если атмосфера существует достаточно долго, её химический состав способен хранить информацию о поверхности и недрах планеты. В будущем спектроскопия потенциально может показать присутствие водяного пара, углекислого газа, метана и других компонентов.
Но пока даже существование атмосферы LHS 1140b нельзя считать окончательно установленным. Возможный гелиевый сигнал оказался нестабильным: в одном наборе наблюдений он появился, а при повторном наблюдении не был уверенно обнаружен. Причина расхождения пока неизвестна. Сигнал может меняться во времени, зависеть от активности звезды или оказаться следствием более сложных систематических эффектов.
Поэтому слово «возможный» здесь принципиально. Это не обнаружение жизни, не подтверждение океана и даже пока не бесспорное доказательство атмосферы. На переднем крае экзопланетной науки нередко приходится работать именно с такими пограничными сигналами: данных уже достаточно, чтобы появилась интересная гипотеза, но ещё недостаточно, чтобы превратить её в установленный факт.
Не менее осторожно следует относиться к выражению «обитаемая зона». Оно означает прежде всего подходящее расстояние от звезды, а не готовый курорт для жизни. LHS 1140 — красный карлик примерно в пять раз менее массивный, чем Солнце, и примерно в 300 раз менее яркий. Поэтому планета может находиться значительно ближе к нему и всё же получать количество энергии, потенциально совместимое с существованием жидкой воды.
Однако реальная температура определяется не только расстоянием. Имеют значение отражательная способность поверхности, состав и плотность атмосферы, облака, циркуляция воздуха и распределение тепла между дневной и ночной сторонами. Без атмосферы равновесная температура LHS 1140b оценивается примерно в −30 °C при определённых предположениях, а другие модели допускают значительно более холодные условия — вплоть до примерно −90 °C.
Плотная атмосфера способна радикально изменить картину благодаря парниковому эффекту. Марс, Земля и Венера хорошо демонстрируют, насколько разными могут стать планеты даже при сходном исходном наборе физических процессов. Поэтому само расположение LHS 1140b в обитаемой зоне говорит лишь о том, что вопрос о жидкой воде имеет смысл задавать.
Особенно ценна LHS 1140b потому, что небольшие каменистые планеты с доступными для спектроскопии атмосферами пока остаются чрезвычайно трудными объектами. Газовый гигант вроде Юпитера огромен и обладает мощной атмосферой, поэтому исследовать его спектр сравнительно проще. У небольшого мира атмосферный слой тонок, а звёздный свет превосходит сигнал планеты во много раз.
Во время транзита крошечная часть света звезды проходит через атмосферу планеты. Разные молекулы поглощают определённые длины волн, оставляя в спектре характерные особенности. Теоретически таким способом можно определить химический состав атмосферы объекта, находящегося в десятках световых лет от нас. Практически сигнал настолько слаб, что иногда требуются многочисленные наблюдения и годы анализа.
Именно атмосферная спектроскопия рассматривается как один из главных путей к поиску признаков внеземной жизни. Но здесь существует ещё одна ловушка. Даже обнаружение кислорода, метана или другого интересного газа само по себе может оказаться недостаточным. Необходимо понимать геологию планеты, активность её звезды и небиологические химические процессы, способные производить те же вещества.
Поэтому астрономам нужны не одна или две сенсационные планеты, а большая сравнительная выборка. Изучив атмосферы сотен и в перспективе тысяч миров разных размеров, температур и возрастов, можно будет понять, какие химические сочетания нормальны для безжизненных планет, а какие действительно трудно объяснить без биологии. Сначала природа должна показать нам правила устройства планетных атмосфер.
LHS 1140b особенно важна именно как один из первых шагов к такой статистике. Она достаточно близка, её размеры и масса позволяют предполагать интересную внутреннюю структуру, а положение относительно звезды делает вопрос о воде физически осмысленным. Возможный гелий добавляет ещё одну деталь к портрету мира, который постепенно превращается из точки на графике в настоящую планету с потенциально сложной историей.
Возможно, повторные наблюдения покажут, что первоначальный сигнал был ошибочным. Возможно, подтвердят атмосферу, но она окажется совершенно непригодной для жизни. А возможно, LHS 1140b действительно станет одним из первых миров, где человечество сможет подробно исследовать атмосферу потенциально каменистой планеты в обитаемой зоне. Уже поэтому слабый и пока неоднозначный след гелия вызывает такой интерес: впервые мы приближаемся к эпохе, когда вопрос о жизни возле другой звезды можно будет задавать не только философски, но и экспериментально.
- Понравилось: 24
А затем «Добавить на главный экран». 