Planeta oceaniczna po sąsiedzku. Odkrycia Teleskopu Webba

Badania na temat odkrycia dokonanego dzięki wykorzystaniu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zostały opublikowane w prestiżowym magazynie naukowym "The Astrophysical Journal Letters". Odkryta planeta, która potencjalnie może być planetą oceaniczną, znajduje się względnie blisko Ziemi.

Planeta, o której mowa, nosi nazwę LHS 1140 b i krąży wokół niewielkiej gwiazdy, która jest od nas oddalona o 48 lat świetlnych. Ta gwiazda, znana jako czerwony karzeł, ma promień, który stanowi jedynie około 15 procent promienia naszego Słońca i jest znacznie chłodniejsza (jej temperatura wynosi około 3000 K w porównaniu do 5800 K naszej dziennej gwiazdy).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Jednak pomimo tych różnic, nie przeszkadza to w istnieniu tzw. strefy nadającej się do zamieszkania (ekosfery, ekostrefy) wokół tej gwiazdy. Jest to obszar, w którym na powierzchni planety mogą występować warunki umożliwiające obecność wody w stanie ciekłym. Aby to było możliwe, planeta musi krążyć znacznie bliżej gwiazdy niż Ziemia w stosunku do Słońca. Tak jest w przypadku LHS 1140 b, której okres orbitalny wynosi zaledwie niecałe 25 dni.

Planeta ta otrzymuje około 42 proc. poziomu promieniowania, które dociera ze Słońca na Ziemię. Obliczenia naukowców sugerują, że powinno to skutkować temperaturą na powierzchni planety na poziomie około minus 50 stopni Celsjusza. Jednak po uwzględnieniu efektów atmosferycznych, istnieje szansa na obecność wody w stanie ciekłym, jeśli planeta posiada atmosferę złożoną z azotu i dwutlenku węgla, albo jeśli jest światem oceanicznym z atmosferą bogatą w wodór.

LHS 1140 b została odkryta w 2017 roku jako część projektu MEarth Project. Odkrycie to zostało dokonane za pomocą metody tranzytów, która polega na obserwacji niewielkich osłabień blasku gwiazdy, które są spowodowane przechodzeniem planety na linii widzenia pomiędzy nami a gwiazdą. Potwierdzenie istnienia tej planety nastąpiło później dzięki obserwacjom spektroskopowym przy użyciu spektrografu HARPS. W 2020 roku, dzięki Teleskopowi Hubble’a, wykryto parę wodną w atmosferze planety, chociaż ten wynik nie został jeszcze potwierdzony.

Początkowo rozważano, że LHS 1140 b może należeć do grupy tzw. minineptunów, czyli gazowych planet mniejszych niż Neptun. Jednak nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą Teleskopu Webba potwierdziły, że mamy do czynienia z planetą skalistą z grupy tzw. superziem. Ta planeta ma rozmiary 1,7 razy większe niż Ziemia i masę 5,6 razy większą.

Kwestia, w jakiej formie występuje woda na LHS 1140 b, zależy od składu atmosfery planety. Wymaga to dalszych badań, ale na podstawie aktualnie dostępnych danych przeprowadzono już pewne modelowanie.

Jedna z możliwości to, że planeta jest pokryta lodem, ale na części powierzchni najbardziej wystawionej na promieniowanie gwiazdy posiada płynny ocean, który mógłby mieć rozmiary 4000 km, czyli mniej więcej połowę wielkości Oceanu Atlantyckiego.

Inna możliwość to płynna woda ukryta pod powierzchnią lodu, podobnie jak na niektórych księżycach, takich jak Ganimedes, Enceladus, czy Europa, które krążą w pobliżu Jowisza i Saturna.

Naukowcy zwracają uwagę, że gęstość planety sugeruje obecność dużych ilości wody. Może to być nawet od 10 do 20 procent masy planety. Dla porównania, cała woda w ziemskich oceanach to zaledwie 0,02 procent masy Ziemi. Zauważono również oznaki istnienia azotu w atmosferze LHS 1140 b, a ten gaz stanowi dominujący składnik atmosfery Ziemi (aż 78 procent). Autorzy badań uważają, że najbardziej prawdopodobna jest atmosfera złożona z azotu z dodatkiem wody i dwutlenku węgla.

W systemie, w którym znajduje się LHS 1140 b, znana jest jeszcze jedna planeta. LHS 1140 c krąży bliżej gwiazdy, z okresem orbitalnym wynoszącym niecałe 4 dni. Jest to glob o wielkości porównywalnej z Ziemią (1,9 masy Ziemi i 1,3 promienia Ziemi), ale jest tam dużo goręcej (około 150 stopni Celsjusza).

Najnowsze publikacje analizujące szanse na to, że LHS 1140 b to świat oceaniczny, ukazały się w czerwcu i lipcu 2024 roku. Głównym autorem pierwszej jest Mario Damiano z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie (USA), a drugiej Charles Cadieux z Uniwersytetu Montrealskiego w Kanadzie.