Малкият Нептун се оказва гигантска, замръзнала планета Земя

От всички възможни екзопланети, подобни на Земята – земни екзопланети, по-масивни от Земята – има екзопланета, обикаляща около звезда само на 40 светлинни години от нас в съзвездието Кит, която е може би най-подобна на всичко, открито досега.

Екзопланетата LHS 1140 b трябваше да бъде малък Нептун, когато беше открита за първи път от космическия телескоп Джеймс Уеб на НАСА към края на 2023 г. След анализ на данните от тези наблюдения, екип от изследователи, ръководен от астронома Чарлз Кадийо, предложи това. .. Университетът на Монреал, LHS 1140 b вероятно е гигантска Земя.

Ако тази планета е алтернативна версия на нашата планета, нейната относителна близост до нейната хладна звезда червено джудже означава, че е вероятно тя да бъде гигантска снежна топка или предимно замръзнал обект с подзвездна обиколка (областта най-близо до нейната звезда), което я прави да изглежда като космическа очна ябълка. Сега се смята, че това е екзопланетата с най-голям шанс да има течна вода на повърхността си и следователно може да бъде обитаема.

Кадийо и неговият екип казват, че са открили „интересни доказателства за… [nitrogen]Атмосферата, която доминира в обитаемата зона на супер-Земята Стеди Наскоро беше публикувано в The Astrophysical Journal Letters.

Съжалявам Нептун…

През декември 2023 г. бяха наблюдавани два транзита на LHS 1140 b с помощта на инструмента NIRISS (Near-Infrared Imager and Spectrometer) на борда на Webb. NIRISS е специализирана в откриването на екзопланети и разкриването на повече за тях чрез транзитна спектроскопия, която улавя светлината на звездата домакин на планетата, докато тя преминава през атмосферата на тази планета и пътува към Земята. Анализирането на различните спектрални ленти в тази светлина може да каже на учените кои конкретни атоми и молекули присъстват в атмосферата на планетата.

За да тестват предишната хипотеза, че LHS 1140 b е мини-Нептун, изследователите създадоха 3-D глобален климатичен модел или GCM. Използвайте тази сложна математика, за да изследвате различните комбинации от фактори, които изграждат климатичната система на планетата, като земя, океани, лед и атмосфера. Няколко различни глобални климатични модела на мини-Нептун са сравнени с наблюдавания светлинен спектър чрез транзитна спектроскопия. Моделът на Нептун с намален мащаб обикновено включва газов гигант с гъста атмосфера без облаци или почти без облаци, доминирана от водород, но спектралните ленти на този модел не съвпадат с наблюденията на NIRISS.

Тъй като възможността за малък Нептун до голяма степен е изключена (въпреки че са необходими повече наблюдения и анализи, за да се потвърди това), екипът на Cadieux се обърна към друга възможност: гигантска Земя.

Земя далеч от Земята?

Спектрите, наблюдавани с NIRISS, са по-съвместими с общите климатични модели на супер-Земята. Този тип планета обикновено има дебел слой азот или въглероден диоксид.₂– Богатата атмосфера около скалиста повърхност, която съдържа някаква форма на вода, в замръзнала или течна форма.

Моделите също предполагат съществуването на вторична атмосфера, която е атмосферата, която се е образувала след бягството на първоначалната атмосфера на леки елементи (водород и хелий) по време на ранните етапи от формирането на планетата. Вторичните атмосфери се състоят от по-тежки елементи, освободени от земната кора, като водна пара, въглероден диоксид и метан. Тези атмосфери обикновено се намират на топли земни планети (Земята има вторична атмосфера).

Най-важните данни, които не съвпадаха с глобалните климатични модели, бяха, че планетата има по-ниска плътност (въз основа на измервания на нейния размер и маса), отколкото би се очаквало за скалист свят. Това е в съответствие с водния свят с маса между 10 и 20 процента вода. Въз основа на тази оценка изследователите смятат, че LHS 1140 b може да е хесенска планета – океанска планета с повечето характеристики на супер-Земя, но чиято атмосфера е доминирана от водород, а не от азот.

Тъй като тя обикаля около слаба звезда достатъчно близо, за да бъде приливно заключена, някои модели предполагат, че това е предимно ледена планета с течен океан под звездата от дневната й страна.

Въпреки че LHS 1140 b може да е гигантска планета, хипотезата за планетата на Хесен може в крайна сметка да бъде изключена. Хесенските планети са уязвими към бързо глобално затопляне, което се случва, когато в атмосферата на планетата се натрупат достатъчно парникови газове, за да се предотврати изтичането на топлина. В крайна сметка течната вода ще се изпари на планета, която не може да се охлади.

Въпреки че се доближаваме до това да разберем какъв вид планета е LHS 1140 b и дали е обитаема, имаме нужда от повече наблюдения. Cadieu иска да продължи това изследване, като сравнява данните от NIRISS с данни за други гигантски планети, събрани преди това от спектрометъра за близък инфрачервен спектър (NIRSpec) на Webb Observatory. Необходими са също поне три транзитни наблюдения на планетата с помощта на MIRI (среден инфрачервен) инструмент на Webb Observatory, за да се гарантира, че звездното лъчение не пречи на наблюденията на самата планета.

„Като се има предвид ограничената видимост на LHS 1140b, може да са необходими няколко години наблюдение, за да се открие възможната му вторична атмосфера“, казаха изследователите в същото проучване. Стеди.

Може ли тази планета всъщност да е замръзнала външна Земя? Очакването и очакването ще продължи няколко години.

The Astrophysical Journal Letters, 2024 г. DOI: 10.3847/2041-8213/ad5afa