В наше время астрономы все чаще начинают находить потенциально обитаемые экзопланеты, но последняя находка может стать самой интригующей. Планета носит название LHS 1140b, она чуть больше Земли и расположена примерно в 40 световых годах от нас.

LHS 1140b является так называемой суперземлей – планетой с массой больше земной (но не более чем в 10 раз), но при этом обладающей размером всего в 1,4 раза больше, чем у Земли. По словам исследователей, это может говорить о повышенной плотности ее состава и, вероятно, о наличии плотного железного ядра.

Но делает планету LHS 1140b интересной даже не ее размеры и плотность, интересна она в первую очередь потому, что находится в так называемой обитаемой области своей звезды – тусклого красного карлика LHS 1140, расположенного в созвездии Кита. Планета примерно в 10 раз ближе расположена к своей звезде, чем Земля к Солнцу, но так как звезда LHS 1140 существенно холоднее нашего светила, это может означать, что ее излучение еще не поджарило все то, что может находиться на этой планете, потому что объем тепла, который она получает, примерно вполовину меньше того, что получает наша планета от Солнца.

Из этого можно сделать вывод, что планета обеспечивается достаточным объемом тепла (не слишком много и не слишком мало), чтобы поддерживать воду в жидкой форме (если она, конечно, имеется на планете), которая, в свою очередь, является важной составляющей той жизни, которая нам известна.

Обнаружили планету LHS 1140b с помощью инструмента HARPS обсерватории Ла-Силья, расположенной в Чили и принадлежащей Европейской южной обсерватории. Оценочный возраст экзопланеты составляет около 5 миллиардов лет, и при этом предполагаемые условия на ней не всегда были такими гостеприимными. Вероятнее всего, когда красный карлик был моложе, его темперамент был гораздо жарче, что могло привести к исчезновению воды из атмосферы LHS 1140b, если она, конечно, там когда-нибудь была.

Тем не менее астрономы надеются, что планете удалось сохранить или по крайней мере восстановить свою атмосферу, за счет поднимающихся вверх магматических паров, которые могли быть свойственны для нее в ее отдаленном прошлом.

Стоит отметить, что это не единственный удаленный от нас мир, вызвавший восторг у ученых за последнее время. Недавно, например, астрономы объявили об определении атмосферы вокруг еще одной суперземли – Глизе 1132b. Она находится примерно на аналогичной дистанции до Земли (около 39 световых лет). Правда делать какие-то поспешные выводы о ее потенциале обитаемости ученые не хотят, пока не узнают о ней больше информации.

Так называемая "супер-Земля" – это планета, масса которой может достигать десятикратного значения по сравнению с нашей. Предполагается, что такие планеты, как правило, имеют каменистую структуру, хотя окончательные выводы требуют дополнительных наблюдений.

LHS 1140b, иногда называемая "королевой супер-Земель", вероятнее всего, состоит из каменных пород и обладает железным ядром. Некоторые гипотезы допускают возможность существования на ней форм жизни.

Экзопланета находится всего в 40 световых годах от нас, что делает её довольно близкой по космическим меркам. Это расстояние позволяет теоретически передать сигнал, если на планете обитает разумная цивилизация. Ещё одним плюсом является медленное вращение планеты, благодаря которому учёным проще вести за ней наблюдения.

Сегодня известно примерно 5500 экзопланет и еще тысячи ждут подтверждения. Из них самые привлекательные те, что находятся в зоне обитаемости. Так называют область вокруг родительской звезды, где могут быть миры с похожим на наш климатом, а значит, и с водой, необходимой для развития жизни.

Земля – пока единственная известная нам планета с морями и океанами. В Солнечной системе есть спутники планет, возможно, скрывающих подледные массы воды. В иных звездных системах пока не нашли ничего подобного, есть лишь кандидаты. Любое указание на присутствие жидкой воды или водяного льда на экзопланете вызывает повышенный интерес.

Так произошло с планетной системой у звезды LHS 1140, расположенной в 48 световых годах от нас, в созвездии Кит. О ее открытии сообщили в 2017 году. У нее две планеты, одна из которых – LHS 1140 b – в зоне обитаемости. Наблюдения показали, что это либо ледяной мир, либо мир с океаном.

LHS 1140b вращается вокруг не очень массивного красного карлика, размером в одну пятую Солнца. Согласно наблюдениям, это то ли мини-нептун, то ли суперземля. К первым относят небольшие, преимущественно газовые планеты с плотной, богатой водородом, атмосферой, ко вторым – каменные, землеподобные.

Если LHS 1140b относится к классу суперземель, то, скорее всего, ее поверхность покрыта глобальным океаном, а сверху есть водородная газовая оболочка. Такие миры называют планетами-гикеанами. Мощный телескоп вроде «Джеймса Уэбба» смог бы это точно установить. Так и случилось.

По заявке ученых во главе с профессором Рене Дейоном и Чарлзом Кадо из Института Тротье по исследованию экзопланет при Монреальском университете (Канада) телескоп дважды наблюдал транзит LHS 1140 b с помощью канадского прибора NIRISS (камера ближнего ИК-диапазона и бесщелевой спектрограф) и подтвердил, что это суперземля.

Согласно новым данным, а также полученным ранее орбитальными обсерваториями Spitzer, Hubble и TESS, экзопланета LHS 1140b в 1,7 раза крупнее Земли и 5,6 раза массивнее. Кроме того, есть указания на то, что ее атмосфера обогащена азотом. Вероятно, она возникла после затвердевания недр, сменив первичную газовую оболочку. У объектов с умеренным климатом такое наблюдают впервые.

Выяснилось, что от 10 до 20 процентов ее массы LHS 1140b приходится на воду. Либо это планета-«снежок», либо ледяной мир с жидким океаном, который занимает регион, всегда повернутый к звезде. Такое возможно из-за синхронного вращения планеты и звезды, подобно тому, как мы с Земли видим только одну сторону Луны.

В соответствии с моделями, разработанными для LHS 1140b, если у планеты – атмосфера земного типа, то это скорее «снежок» с огромным глазом-океаном, размером в четыре тысячи километров, как половина поверхности Атлантического океана. Температура в водной толще может быть комфортной – приблизительно 20 градусов Цельсия.

Судя по всему, LHS 1140b – пока лучший кандидат для поиска биомаркеров. Только прежде надо подтвердить параметры атмосферы и уточнить ее модель. Для этого нужны новые наблюдения на «Джеймсе Уэббе» во время транзита и затмений с упором на поиск признаков диоксида углерода. Это позволит понять состав атмосферы, в том числе то, есть ли там парниковые газы, которые создают приемлемые для жизни условия на поверхности. Учитывая, что телескоп может наблюдать планету всего восемь раз в год, уточнение всех этих вопросов займет несколько лет.

Международная команда астрономов исследовала экзопланету LHS 1140b с помощью передовых инструментов, установленных на борту космического телескопа Джеймса Уэбба. В результате ученые пришли к выводу, что эта планета находится в обитаемой зоне своей звезды и может представлять собой водный мир с умеренным климатом.

Исследование было проведено командой астрономов под руководством Монреальского университета. Экзопланета LHS 1140b известна давно, из-за своего причудливого внешнего вида ее называют планета-глаз.

Информации об этом мире до последнего времени было мало, но использование космического телескопа Уэбба позволило устранить этот пробел. До последнего времени считалась, что указанный мир представляет собой так называемый мини-Нептун с плотной атмосферой, богатой водородом. Однако новое исследование доказывает, что это, скорее, водный или ледяной мир с умеренным климатом, напоминающий суперземлю.

Исследователи отмечают и то, что LHS 1140b – это вторая по близости к Земле транзитная экзопланета умеренного климата с температурой, достаточно низкой для поддержания жидкой воды на поверхности.

Она обращается вокруг LHS 1140 – холодной звезды малой массы, которая в пять раз меньше нашего Солнца. Ее возраст составляет около 5 миллиардов лет. Эта звезда расположена в центре планетной системы. Помимо планеты-глаза известны также экзопланеты LHS 1140c и LHS 1140d.

Что касается LHS 1140b, то ее параметры удалось определить с исключительной точностью. Оказалось, что она в 1,7 раза больше и в 5,6 раза тяжелее Земли. Новые наблюдения телескопа Уэбба показали, что этот мир является суперземлей и может иметь богатую азотом атмосферу.

Еще не так давно ученые искали экзопланеты ради простого их обнаружения. Астрономы по-прежнему порой находят необычные объекты вроде системы из шести «резонансных» экзопланет. Но гораздо активнее они теперь ищут экзопланеты, которые мы можем подробнее рассмотреть и изучить существующими инструментами.

Потенциальная обитаемость экзопланеты зависит от многих факторов, но еще больше условий накладывают доступные нам инструменты. Во-первых, система должна располагаться недалеко от нас. Во-вторых, чтобы мы могли рассмотреть атмосферу экзопланеты, она должна летать достаточно близко к звезде. В-третьих, у нее должен быть небольшой орбитальный период, чтобы не приходилось десятилетиями ждать очередного пролета.

При такой близости к звезде экзопланете сложно сохранить обитаемые условия. Как минимум звезда должна быть спокойной и не слишком испепеляющей. Например, это может быть красный карлик (спектральный класс M). Сама планета тоже должна быть небольшой, примерно размером с Землю.

За прошедшие годы удалось выявить примерно полтора десятка планет диаметром менее 1,5 диаметра Земли. Еще 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. Значит, маловероятно, что на теплых мини-нептунах сохраняется жидкая вода.

Исследования показали, что LHS 1140b может быть обычной землеподобной планетой с N2-CO2 атмосферой или водным миром с богатой водородом атмосферой.

Ученые ожидали увидеть богатую водородом атмосферу с примесями водного пара и других газов, например метана и углекислого газа. Но именно эти примеси, предсказанные компьютерным моделированием, телескоп не засек. Также с результатами наблюдений не совпали гипотезы о плотных облаках и слое дымки.

Более того, по словам исследователей, любая большая и богатая водородом атмосфера в условиях LHS 1140b должна сопровождаться большим количеством метана. Раз 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 совсем маловероятно).

В условиях слабого излучения от звезды (42% от земного) и толстого слоя воды (10% массы планеты) мантия у LHS 1140b 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, он частично или полностью перемешан с более глубокой каменной мантией.

Вероятно, в процессе формирования планета собрала льды, богатые углеродом и азотом, тогда атмосфера у нее должна состоять преимущественно из углекислого газа ила азота. В ее атмосфере не преобладает водород, а значит, LHS 1140b не может быть горячей планетой-океаном. Но даже в холодных условиях, если планета поддерживает относительно плотную CO2/N2 атмосферу, на ней может сохраняться жидкий океан.

Моделирование показало, что при достаточном количестве наблюдений (как минимум девять пролетов планеты на фоне звезды) ученые смогут подтвердить наличие CO2-атмосферы. В общем, LHS 1140b – крайне любопытный потенциально обитаемый водный мир, который можно исследовать уже сегодня с помощью инструментов «Джеймса Уэбба».