Астрономы впервые обнаружили атмосферу вокруг потенциально обитаемой экзопланеты

Важной вехой в поисках жизни на других планетах стало то, что астрономы впервые обнаружили атмосферу, окружающую похожую на Землю скалистую планету, вращающуюся по орбите в пределах обитаемой зоны другой звезды.

Это открытие является самым убедительным доказательством того, что за пределами Солнечной системы могут существовать миры с условиями, схожими с земными по составу и температуре, на которых потенциально может существовать жизнь.

«Атмосфера необходима для того, чтобы на планете могла существовать жизнь в том виде, в котором мы ее знаем», – сказал ведущий автор исследования Коллин Черубим, недавно получивший докторскую степень в области наук о Земле и планетах в Гарвардском университете.

Впервые удалось обнаружить атмосферу на каменистой планете в обитаемой зоне другой звезды.

В исследовании, опубликованном 16 июля в журнале Science, представлены результаты наблюдений, свидетельствующие о выходе гелия из атмосферы LHS 1140 b, каменистой экзопланеты, расположенной примерно в 48 световых годах от Земли. Это открытие, сделанное на основе теоретических предположений, доказывает, что у планеты есть атмосфера.

Планета вращается вокруг красного карлика в обитаемой зоне звезды, то есть в области, где температура и условия окружающей среды находятся в диапазоне, при котором на поверхности планеты может существовать жидкая вода.

Астрономы обнаружили тысячи экзопланет, в том числе несколько каменистых миров в обитаемых зонах своих звезд, но определить, есть ли у этих планет атмосфера, оказалось непростой задачей.

«Двадцать лет назад мы не знали, существуют ли вообще планеты, похожие на Землю, – говорит Робин Вордсворт, профессор Гарварда, один из научных руководителей Коллина Черубима. – Потом выяснили, что их много, и нашли несколько в зоне жизни. Затем встал вопрос: сохранила ли хоть одна из них атмосферу? Теперь мы знаем, что по крайней мере одна сохранила».

Хотя в ходе других исследований были обнаружены каменистые планеты в обитаемых зонах своих звезд, это исследование стало первым, в котором наглядно продемонстрировано наличие атмосферы, существующей уже миллиарды лет.

Теоретическая модель, разработанная Черубимом и его коллегами, предсказывала, что у LHS 1140 b есть верхние слои атмосферы, богатые гелием, который медленно улетучивается в космос.

Чтобы проверить это предположение, команда использовала спектрограф Warm Infrared Echelle (WINERED) в обсерватории Магеллана в Чили. Они наблюдали редкое явление, когда LHS 1140 b и еще одна планета проходили по диску своей звезды в одну и ту же ночь.

Хотя на одной из планет не было обнаружено признаков атмосферы, на другой, LHS 1140 b, гелий улетучивался, что подтверждало наличие атмосферы.

Дэвид Шарбонно, руководитель Гарвардского астрономического факультета и один из научных руководителей Черубима, поначалу отнёсся к его задумке скептически: план был основан на математических расчётах и никогда ранее не применялся для изучения каменистых планет.

Но когда появились результаты, он изменил свое мнение.

«Коллин проанализировал известные нам планеты и предположил, что у этой планеты гелиевая атмосфера, – сказал Шарбонно. – Затем он договорился об использовании телескопа, получил данные и их статистическая достоверность оказалась безупречной».

Это только начало. Учёные планируют использовать телескоп Джеймса Уэбба, чтобы заглянуть глубже и понять реальный состав атмосферы. Возможно, в ближайшие годы мы узнаем, есть ли там вода, кислород или даже признаки биологической активности.

А пока LHS 1140b остаётся лучшим кандидатом для поиска жизни за пределами Солнечной системы. Не потому, что учёные уже нашли там жизнь, а потому, что впервые обнаружена планета, которая сочетает всё необходимое для её возникновения: подходящую температуру, подтверждённую атмосферу и, вероятно, огромный океан.

А мог бы там выжить человек?

Нет. Даже если на LHS 1140b есть океан и атмосфера с азотом и кислородом (а кислорода там пока не нашли), человек не сможет там выжить без скафандра. Но вопрос не в выживании человека. Вопрос в том, есть ли там жизнь вообще – возможно, в виде бактерий или микроорганизмов. Для такой жизни нужны жидкая вода, атмосфера и источник энергии. LHS 1140b потенциально всем этим обладает.

Более того, уточнённые измерения массы и радиуса планеты показали, что её плотность значительно ниже, чем у каменистой планеты земного типа. По разным оценкам, вода может составлять от 9% до 19% от массы LHS 1140b. Для сравнения: на Земле вода – лишь около 0,02% от общей массы.

Наблюдения телескопа Джеймса Уэбба уже позволили исключить вариант с водородно-гелиевой атмосферой, что делает сценарий «водного мира» основным. Это не просто «планета с атмосферой», а планета, которая, возможно, вся покрыта океаном.