«Джеймс Уэбб» нашел признаки атмосферы у потенциального гикеана в обитаемой зоне

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» определил, что экзопланета LHS 1140b действительно может обладать глобальным водным океаном, а также иметь вторичную атмосферу. Тело находится в обитаемой зоне красного карлика. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Поиск и исследование атмосфер скалистых экзопланет, расположенных в обитаемой зоне своих звезд, крайне важны для астробиологов, ищущих следы биомаркеров. Если экзопланета совершает транзиты по диску своей звезды, то появляется возможность провести трансмиссионную спектроскопию, что даст информацию о примерном составе газовой оболочки и подтвердит или опровергнет ее наличие. В этом плане «Джеймс Уэбб» представляет лучший на сегодня инструмент для подобных наблюдений.

Группа астрономов во главе с Шарлем Кадье (Charles Cadieux) из Монреальского университета опубликовала результаты трансмиссионной спектроскопии при помощи инструмента NIRISS «Джеймса Уэбба» кандидата в гикеан LHS 1140b во время двух транзитов.

LHS 1140b — одна из двух экзопланет, обращающихся вокруг красного карлика типа M4.5, расположенного в 48,8 светового года от Солнца. Она по своим свойствам попадает в «зазор Фултона» (зона дефицита короткопериодных экзопланет радиусом около 1,5–2 радиусов Земли), а уровень инсоляции в 0,42 от земной помещает ее в обитаемую зону своей звезды. Радиус планеты составляет 1,73 земного радиуса, равновесная температура — 226 кельвин. Родительская звезда стара (более пяти миллиардов лет), медленно вращается и характеризуется низким уровнем активности.

Первоначально тело считали скалистым миром, однако затем ученые пришли к выводу, что LHS 1140b может быть гикеаном, обладающим глобальным водным океаном, составляющим 9–19 процентов от общей массы, или мини-нептуном, чья водородная оболочка будет составлять менее процента от общей массы.

Данные NIRISS позволили исключить глобальные климатические модели атмосфер мини-нептунов, богатых водородом или с металличностью от ста до тысячи от солнечной. Модель атмосферы, богатой водородом и содержащей высотные облака, хоть и согласуется с данными NIRISS, но противоречит моделям в плане образования облаков. Кроме того, на мини-нептунах с умеренным климатом наблюдаются относительно чистые от облаков атмосферы.

При этом данные NIRISS вписываются в модели планеты с глобальным океаном, как с вторичной атмосферой (возникшей после формирования планеты), так и без нее. В первом случае, который кажется исследователям более вероятным, это будет тело с атмосферой, богатой молекулярным азотом. Во втором случае это будет тело с ледяной корой. Окончательно определить наличие атмосферы и ее свойства можно будет в ближайшие годы в ходе будущих наблюдений «Джеймса Уэбба».

Ранее выяснилось, экзопланета K2-18b, считавшаяся потенциально обитаемым гикеаном, вписалась в модель необитаемого мини-нептуна.