Определен лучший кандидат в обитаемые экзопланеты из ныне известных

Согласно спектральным данным космического телескопа "Джеймс Уэбб"(JWST) и результатам компьютерного моделирования атмосферы, астрономы определили, что экзопланета LHS 1140 b (Глизе 3053 b, TOI-256 b), вращающаяся вокруг более спокойного, чем Солнце, красного карлика в созвездии Кита, является миром-океаном. По своим характеристикам, это один из лучших на сегодняшний день потенциально обитаемых миров, подходящий для более детального изучения.

До недавнего времени ученые искали экзопланеты просто ради их обнаружения. Однако сейчас они гораздо активнее ищут экзопланеты, которые можно более подробно рассмотреть и изучить с помощью существующих инструментов.

Потенциальная обитаемость экзопланеты зависит от множества факторов. Во-первых, система должна находиться недалеко от нас. Во-вторых, чтобы мы могли рассмотреть атмосферу экзопланеты, она должна находиться достаточно близко к звезде. В-третьих, у нее должен быть небольшой орбитальный период, чтобы не пришлось десятилетиями ждать очередного пролета.

При такой близости к звезде, экзопланете сложно сохранить обитаемые условия. Звезда должна быть спокойной и не слишком жаркой. Например, это может быть красный карлик. Сама планета тоже должна быть небольшой, примерно размером с Землю.

За прошедшие годы удалось обнаружить примерно полтора десятка планет диаметром менее 1.5 диаметра Земли. Также есть мини-нептуны, которые могут быть водными мирами, если находятся подальше от звезды. К сожалению, моделирование климата и условий на таких планетах показало, что для запуска неудержимого парникового эффекта (из-за которого планета становится непригодной для жизни), им достаточно всего 0,3 излучения, которое получает Земля от Солнца. Это означает, что маловероятно, что на теплых мини-нептунах сохраняется жидкая вода.

Астрономам из Лаборатории реактивного движения и Калифорнийского технологического института (США) удалось определить водный мир, который по всем параметрам подходит для дальнейших исследований. Это планета LHS 1140 b, первое описание которой вышло в 2017 году. Она вращается вокруг красного карлика, который находится в 48.8 световых годах от нас и по массе и радиусу в шесть раз меньше Солнца.

Дальнейшие исследования показали, что судя по плотности в 5.6 г/куб см. LHS 1140 b может быть обычной землеподобной планетой с азотно-углекислотной атмосферой, которая в 1.633 раза крупнее нашей планеты, или водным миром с богатой водородом атмосферой. Чтобы точнее охарактеризовать экзопланету, авторы новой работы использовали данные космического телескопа JWST. Они ожидали увидеть богатую водородом атмосферу с примесями водного пара и других газов, например метана и углекислого газа. Однако именно эти примеси, предсказанные компьютерным моделированием, телескоп не зафиксировал. Также результаты наблюдений не совпали с гипотезами о плотных облаках и слое дымки.

Более того, по словам исследователей, любая большая и богатая водородом атмосфера в условиях LHS 1140 b должна сопровождаться большим количеством метана. Если у планеты нет такой плотной водородной атмосферы, то чрезвычайно низкую плотность этого мира можно объяснить только наличием большого жидкого океана (или отсутствием ядра, но это маловероятно).

В условиях очень слабого излучения от звезды (42% от земного), низкой температуры (-47 градусов Цельсия) и толстого слоя воды (10% от массы планеты), LHS 1140 b должна быть ледяной. При очень больших давлениях водный лед может оставаться твердым даже при высоких температурах (экзотический лед), несмотря на наличие над ним океана жидкой воды.

Вероятно, в процессе формирования планета собрала льды, богатые углеродом и азотом, и поэтому ее атмосфера должна состоять преимущественно из углекислого газа или азота. Судя по температуре LHS 1140 b, она не может быть горячей планетой-океаном. Но даже в холодных условиях, планета может сохранять жидкий океан, скрытый под толстым слоем льдов. Возможно, LHS 1140 b внешне чем-то напоминает вымышленный "Хот" из "Звездных войн", только оранжевый из-за света родительской звезды.

Моделирование показало, что при достаточном количестве наблюдений (как минимум девяти пролетах планеты на фоне звезды), учёные смогут подтвердить наличие углекислого газа в атмосфере этой интригующей планеты.

В целом, LHS 1140 b — крайне любопытный потенциально обитаемый водный мир, который можно исследовать уже сегодня с помощью инструментов "Уэбба". Дальнейшие исследования покажут, имеет ли этот холодный мир хоть какие-то шансы для зарождения жизни похожей на земную или стоит искать другие варианты.