Гелій на екзопланеті LHS 1140b: Чи свідчить він про можливість існування життя?

Цього літа дослідження екзопланет — планет, які обертаються навколо зірок поза межами нашої Сонячної системи — зробило важливий прорив. Інформація про витік гелію з атмосфери LHS 1140b перенесла цю екзопланету з наукових публікацій у фокус загальнодоступних медіа.

Екзопланета в "області, що сприяє існуванню життя"

За інформацією з сайту phys.org, науковці продовжують вивчати екзопланету LHS 1140b. Ця планета обертається навколо бляклої червоної зорі в сузір'ї Кита, названому на честь міфічного морського монстра з грецької міфології, і знаходиться поблизу від відомої літери "W" в сузір'ї Кассіопеї. Проте не варто напружувати зірки – ця зірка виглядає приблизно в 10 000 разів слабкішою за найслабшу зірку, яку можна побачити неозброєним оком.

Ця екзопланета викликає особливий інтерес, оскільки це потенційно скелястий світ, що знаходиться в "зоні придатності для життя" зірки, навколо якої вона обертається. Це означає, що температура на її поверхні може бути такою, що сприяє існуванню рідкої води. Цілком можливо, що на ній може існувати життя.

"Додаткова" атмосфера

Раніше проведені спостереження екзопланети LHS 1140b за допомогою космічного телескопа James Webb виявили відсутність атмосфери, насиченої воднем, відомої як "первинна" атмосфера. Вважається, що така атмосфера виникає разом з формуванням молодих планет і швидко вивітрюється в космічний простір.

Астрономи вважають, що всі кам'янисті планети здатні мати початкову атмосферу, яку вони втрачають практично відразу після свого виникнення. Це швидкоплинний етап у їхньому розвитку.

Проте інформація про виявлення гелію може вказувати на існування "вторинної" атмосфери, яка, як вважають, є більш стабільною та тривалою. Вторинні атмосфери оточують планети і стають об'єктом дослідження для астрономів.

На Землі наша вторинна атмосфера існує вже мільярди років, і її хімічний баланс відображає сукупний вплив геології, хімії та, зрештою, життя.

Проблема у визначенні категорії планети LHS 1140b

LHS 1140b обертається навколо червоного карлика, маса якого становить приблизно п'яту частину маси нашого Сонця, але яскравість якого приблизно в 300 разів менша. Однак, якщо дивитися з Землі, яскравість цієї зорі регулярно знижується кожні 24,7 дня.

Вчені, які відкрили цю планету у 2017 році, оцінили її розмір, спираючись на величину зниження яскравості, що становить 1,7 разу більше за Землю. Подальші дослідження виявили, що маса цієї планети перевищує масу Землі приблизно в п'ять разів.

Такі "суперземлі" належать до найменш масивних планет, які ми на сьогодні можемо виявити, і є одними з найкращих кандидатів для пошуку життя за межами нашої Сонячної системи. Однак точне визначення таких світів становить проблему для астрономів.

Тож чи є LHS 1140b "суперземлею" чи "міні-Нептуном"? Ми майже не маємо уявлення про це, головним чином через брак прикладів таких світів поблизу нашої Сонячної системи. Ця прогалина в наших знаннях про фізику планет є нагальною проблемою, оскільки такі світи, менші за Нептун, здаються найпоширенішим типом планет у Всесвіті.

Скеляста екзопланета, що нагадує Землю і має виявлену атмосферу в зоні, де можливо існування життя, навіть навколо слабкої червоної зірки, стала б значним науковим досягненням через свій потенціал для підтримки життя. Проте, як і в будь-якій складній науковій сфері, нюанси можуть приховувати важливі виклики.

Оцінка факторів, що сприяють існуванню життя на поверхні екзопланети.

Як було вказано раніше, планета LHS 1140b привертає значну увагу через своє розташування в "зоні життя" навколо своєї зорі. Її поверхнева температура може коливатися від 0 °C (32 °F) до 100 °C (212 °F), що створює умови, які можуть підтримувати наявність рідкої води — а отже, існування життя — на її поверхні.

Проте за таких умов важливо дотримуватись обережності. Якщо LHS 1140b абсорбує все зоряне випромінювання, яке досягає її поверхні, її температура рівноваги може досягати -30 °C (-22 °F). На перший погляд це виглядає досить холодно, але насправді, це цілком в межах діапазону, де щільна атмосфера з парниковим ефектом здатна підвищити температуру планети до більш комфортних значень.

Проте, якщо застосувати до планети більш реалістичні математичні моделі, температура LHS 1140b може досягати навіть -90 °C (-130 °F), що є порівнянним з умовами на сучасному Марсі.

Це всього лише другий випадок, коли астрономи змогли зафіксувати навіть найменші ознаки атмосфери навколо планети, що має певну схожість із Землею. Перший раз таке вдалося спостерігати навколо екзопланети Глізе 1214b.

Як і сама атмосфера, цей результат виявляється неясним і має різні трактування. Під час другого спостереження планети в рамках цього дослідження гелій не було виявлено. Причини цього факту залишаються невідомими. Додатково, дані, на яких базуються розрахунки умов на поверхні LHS 1140b, містять значні, непідтверджені припущення.

Однак це все ж крок вперед, хоч і незначний, у напрямку до досягнення мети: здійснення атмосферної спектроскопії планет, що можуть бути придатними для життя. І слід пам’ятати, що цей єдиний прогрес став наслідком тривалих та наполегливих зусиль відданої команди науковців.

Ключовий етап у пізнанні принципів дії атмосфер планет.

А що ж щодо більш високої мети -- виявлення життя на таких світах за ознаками слідових газів у їхніх атмосферах? Які потенційно біогенні молекули стануть однозначним доказом -- так званим "незаперечним доказом" -- існування життя?Чи може відповідь критися у нашій власній атмосфері, збагаченій молекулами кисню та метану?

Відповідь на ці питання полягає в тому, що ми, ймовірно, отримаємо набагато чіткіше уявлення, коли спостерігатимемо атмосфери тисяч екзопланет, а не лише однієї чи двох. Нам потрібно, щоб природа навчила нас правилам, за якими функціонують планетарні атмосфери, і ця робота тільки-но розпочалася.

Але якщо подорож до тисячі планет починається з одного кроку, то завдяки цим нещодавнім спостереженням за LHS 1140b ми щойно зробили другий. Подорож триває.