W 2017 roku odkryto egzoplanetę LHS 1140 b. Początkowo astronomowie uznali, że jest to tzw. mini-neptun, ale nowe dane uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba sugerują, że świat ten to superziemia, która może posiadać podobną do Ziemi atmosferę bogatą w azot. Co więcej, planeta znajduje się w tzw. ekosferze, czyli strefie wokół gwiazdy, w której obrębie panujące warunki mogłyby umożliwić istnienie wody w stanie ciekłym, co z kolei mogłoby sprzyjać powstaniu i rozwojowi organizmów żywych.
Kiedy odkryto egzoplanetę LHS 1140 b, astronomowie spekulowali, że może być to tzw. mini-neptun, czyli taka mniejsza i gęstsza wersja Neptuna. Ta klasa planet pozasłonecznych składa się z dużego, skalistego jądra otoczonego grubymi warstwami gazów. Ale dane zebrane w ubiegłym roku przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), w połączeniu z wcześniejszymi danymi z innych obserwatoriów, sugerują coś zupełnie innego. Według nich LHS 1140 b to superziemia krążąca w ekosferze, potencjalnie posiadającą atmosferę, a nawet ocean ciekłej wody.
Opis oraz rezultaty obserwacji wkrótce zostaną opublikowane w „The Astrophysical Journal Letters”, a obecnie można się z nimi zapoznać w bazie pre-printów ArXiv (DOI: 10.48550/arxiv.2406.15136).
LHS 1140 b
LHS 1140 b odkryto w 2017 roku. Astronomowie mówi wówczas, że to „najlepsza kandydatka do poszukiwań oznak życia poza Układem Słonecznym”. Planeta krąży wokół czerwonego karła LHS 1140 w Gwiazdozbiorze Wieloryba, około 48 lat świetlnych od nas. Znajduje się w tzw. ekosferze – strefie wokół gwiazdy, w której panują warunki sprzyjające utrzymaniu wody w stanie ciekłym. Teoretycznie na takich planetach może istnieć życie.
LHS 1140 b orbituje znacznie bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia. Pełne okrążenie gwiazdy zajmuje jej 25 dni. Jednak czerwone karły to gwiazdy mniejsze i chłodniejsze od naszego Słońca, dlatego LHS 1140 b otrzymuje mniej promieniowania od naszej planety. Gwiazda LHS 1140 ma około jednej piątej wielkości Słońca i rotuje wolniej oraz emituje mniejsze ilości wysokoenergetycznych cząstek niż inne gwiazdy tego typu. To bliskie sąsiedztwo oznacza, że egzoplaneta prawdopodobnie jest zablokowana pływowo, z jedną stroną zawsze zwróconą w stronę gwiazdy.
LHS 1140b jest jedną z najbliższych naszemu Układowi Słonecznemu egzoplanet, która znajduje się w ekosferze.
Oko
Obserwacje przeprowadzone za pomocą teleskopu Webba pozwoliły na dokładniejszą charakterystykę planety. Według nich świat ten jest 1,7 razy większych od Ziemi i 5,6 razy od niej masywniejszy. Dane sugerują też, że egzoplaneta LHS 1140 b jest superziemią. Szacunki pokazują, że LHS 1140 b jest mniej gęsta niż oczekiwano dla skalistej planety o składzie podobnym do Ziemi, co sugeruje, że 10-20 procent jej masy może składać się z wody.
To odkrycie wskazuje, że LHS 1140 b jest prawdopodobnie światem przypominającym gigantyczną kulę śnieżną z potencjalnym ciekłym oceanem w punkcie podsłonecznym – obszarze powierzchni planety, który zawsze jest zwrócony w stronę gwiazdy macierzystej układu. Płynny ocean zwrócony w stronę gwiazdy upodabnia planetę do gałki ocznej stale wpatrującej się w gwiazdę. Z kolei obszar planety odwrócony od gwiazdy byłby stale skuty lodem.
– Spośród wszystkich obecnie znanych egzoplanet, LHS 1140 b może być naszym najlepszym kandydatem, aby pewnego dnia pośrednio potwierdzić obecność wody w stanie ciekłym na powierzchni planety poza naszym Układem Słonecznym — powiedział Charles Cadieux z University of Montreal, główny autor badania. – Byłby to ważny kamień milowy w poszukiwaniach potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanet – dodał.
Bogata w azot atmosfera
Chociaż są to wstępne ustalenia, to dane z JWST sugerują, że LHS 1140 b posiada bogatą w azot atmosferę, podobną do atmosfery Ziemi, która składa się w 78 proc. z azotu. Gdyby LHS 1140 b była mini-neptunem, miałaby atmosferę bogatą w wodór. Obecność azotu sugeruje obecność atmosfery wtórnej – takiej, która uformowała się po narodzinach egzoplanety, a nie wraz z nią. To ustalenie faworyzuje scenariusz wodnego świata jako najbardziej prawdopodobny.
Obecne modele wskazują, że jeśli LHS 1140 b ma atmosferę podobną do ziemskiej, byłaby planetą w kształcie kuli śnieżnej z ogromnym oceanem przypominającym oko o średnicy około 4000 kilometrów, co odpowiada połowie powierzchni Oceanu Atlantyckiego. Temperatura powierzchni w centrum tego obcego oceanu może wynosić nawet 20 stopni Celsjusza.
Potencjalna atmosfera LHS 1140 b i sprzyjające warunki dla wody w stanie ciekłym sprawiają, że jest to wyjątkowy świat, chociaż potwierdzenie obecności i składu atmosfery oraz dokładne ustalenie czy to planeta skuta lodem czy świat oceaniczny wymaga dalszych obserwacji.
– Obecna wskazówka bogatej w azot atmosfery domaga się potwierdzenia większą ilością danych. Potrzebujemy co najmniej jednego roku obserwacji, aby to potwierdzić – przyznał René Doyon z University of Montreal.
Źródło: University of Montreal, Live Science, Science Alert, fot. B. Gougeon/Université de Montréal
