W naszym kosmicznym sąsiedztwie może być planeta oceaniczna

Wyniki badań przedstawiono w "The Astrophysical Journal Letters".

LHS 1140 b to planeta krążąca wokół niewielkiej gwiazdy odległej od nas o 48 lat świetlnych. Gwiazda ta jest czerwonym karłem i ma promień jedynie około 15 proc. promienia Słońca i dużo mniejszą temperaturę niż nasza dzienna gwiazda (około 3000 K wobec 5800 K).

Parametry gwiazdy nie przeszkadzają jednak, aby istniała wokół niej tzw. strefa nadająca się do zamieszkania (ekosfera, ekostrefa), czy obszar w którym na powierzchni planety występują warunki umożliwiające obecność wody w stanie ciekłym. Po prostu planeta musi krążyć znacznie bliżej gwiazdy niż Ziemia w stosunku do Słońca. Tak jest w przypadku LHS 1140 b, której okres orbitalny to zaledwie niecałe 25 dni.

Planeta otrzymuje około 42 proc. poziomu promieniowania, jakie dociera ze Słońca na Ziemię. Obliczenia wskazują, że powinno to wywołać temperaturę około minus 50 stopni Celsjusza, co po uwzględnieniu efektów od atmosfery powinno dać szanse na istnienie wody w stanie ciekłym, jeśli obiekt posiada atmosferę złożoną z azotu i dwutlenku węgla, albo jeśli jest światem oceanicznym z atmosferą bogatą w wodór. Na przykład dla Ziemi teoretyczna temperatura dla równowagi promieniowania to minus 18 stopni Celsjusza, ale na skutek efektu cieplarnianego od atmosfery, na powierzchni panuje średnio plus 15 stopni Celsjusza.

Planetę LHS 1140 b odkryto w 2017 roku w ramach MEarth Project, przy pomocy metody tranzytów, czyli obserwując niewielkie osłabienia blasku gwiazdy powodowane przez przechodzenie planety na linii widzenia pomiędzy nami, a gwiazdą. Istnienie obiektu potwierdzono potem obserwacjami spektroskopowymi przy pomocy spektrografu HARPS. W 2020 roku dzięki Teleskopowi Hubble'a wykryto parę wodną w atmosferze, aczkolwiek rezultat ten nie został na razie potwierdzony.

Przez pewien czas rozważano, że planeta należy do grupy tzw. minineptunów, czyli gazowych planet mniejszych niż Neptun. Jednak nowe obserwacje z użyciem Teleskopu Webba potwierdziły, że mamy do czynienia z planetą skalistą z grupy tzw. superziem. Planeta ma rozmiary 1,7 razy większe niż Ziemia, a masę 5,6 razy większą.

Kwestia, w jakiej formie występuje woda na planecie LHS 1140 b, zależy od tego, jaka jest atmosfera obiektu. To wymaga dalszych badań, ale przeprowadzono modelowanie na podstawie aktualnie znanych danych.

Być może planeta jest skuta 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, tak jak to ma miejsce na księżycach takich jak Ganimedes, Enceladus, czy Europa w pobliżu Jowisza i Saturna.

Naukowcy wskazują, 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 proc. masy naszej planety. Dostrzeżono też oznaki istnienia azotu w atmosferze LHS 1140 b, a gaz ten jest dominującym składnikiem atmosfery Ziemi (aż 78 proc.). Autorzy badań za najbardziej prawdopodobną budowę atmosfery LHS 1140 b uważają atmosferę złożoną z azotu z dodatkiem wody i dwutlenku węgla.

W systemie znana jest jeszcze druga planeta. LHS 1140 c krąży bliżej gwiazdy, z okresem orbitalnym niecałych 4 dni. Jest to glob o wielkości porównywalnej z Ziemią (1,9 masy Ziemi i 1,3 promienia Ziemi), natomiast 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.

cza/ agt/