Вокруг красного карлика Глизе 1132 вращается экзопланета GJ 1132b, похожая на Землю, но с некоторыми существенными отличиями. С помощью телескопа «Хаббл» ученые обнаружили, что некогда ее атмосферу уничтожила радиация звезды. Но затем, в результате вулканической активности, планета смогла сформировать новую атмосферу, состоящую из смеси водорода, метана и синильной кислоты.

Венероподобная планета GJ 1132b, расположенная примерно в 39 световых годах от нас, в настоящий момент является самой удаленной планетой земной группы, у которой ученые обнаружили наличие атмосферы.

С массой примерно в 1,6 раза больше массы Земли, планета GJ 1132b вращается вокруг очень яркого красного карлика, размером в 1/5 от размера Солнца. Полный оборот вокруг звезды планета совершает каждые 1,6 дня. Астрономы проследили за орбитой планеты GJ 1132b и выяснили, что спектральный анализ в инфракрасном диапазоне указывает на наличие богатой водой и метаном атмосферы.

Более важным в этом открытии является большой шаг в поиске внеземной жизни, который совершили ученые. Хотя сама по себе планета GJ 1132b мало для этого пригодна – при температуре-то 370 градусов Цельсия на поверхности, – однако открытие у планеты атмосферы означает, что с помощью более мощных телескопов в будущем мы сможем сосредоточить свое внимание на изучение миров, тоже обладающих атмосферой, которая косвенно повышает возможность открытия жизни. Все-таки найти ее на планетах с атмосферой шансов больше, чем на обычных выжженных булыжниках.

Gliese 1132b (часто сокращается до GJ 1132b) – экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика Глизе 1132 в созвездии Парусов. Находится на расстоянии 39 св. лет (12 парсек) от Земли. Планета считается необитаемой, но достаточно прохладной, чтобы обладать атмосферой. Gliese 1132b была обнаружена в рамках проекта MEarth-South array в Чили.

Она была названа «одной из самых важных планет, когда-либо обнаруженных за пределами Солнечной системы»: Gliese 1132b в три раза ближе к Земле, чем любая другая известная скалистая экзопланета и телескопы должны быть в состоянии определить состав её атмосферы, скорость ветра и цвет заката. Это отчасти связано с малым диаметром её родительской звезды (21 % солнечного), что увеличивает эффект транзитов. Планета имеет диаметр примерно на 20 % больше, чем у Земли, а её масса оценивается в 1,6 массы Земли подразумевая, что она имеет землеподобный скалистый состав. Gliese 1132b вращается вокруг своей звезды с периодом 1,6 дня на расстоянии 1,4 миллиона миль.

Планета получает в 19 раз больше звёздной радиации, чем Земля. Температура верхней части её атмосферы оценивается в 500 °F (260 °C; 533 K). Предполагается, что эта планета жарче, чем Венера, и у поверхности могут преобладать более высокие температуры. Вполне возможно, что одна сторона планеты прохладней, так как планета считается приливно заблокированной из-за своей близости к звезде; однако в большинстве случаев при плотной атмосфере тепло может передаваться обратной стороне.

В 2017 году вокруг Gliese 1132b была подтверждена атмосфера. После недавней и значительной орбитальной миграции под действием излучения звезды планета утратила свою первичную водородную и гелиевую оболочку, но затем восстановила атмосферу, что показывают спектральные характеристики аэрозольного рассеяния HCN и CH4. Вероятным сценарием является тот, который связан с вулканической активностью и дегазацией магмы, высвобождающей водород.

На сегодняшний день GJ 1132b это самая похожая на Землю по размеру и плотности экзопланета, которая обладает атмосферой.

«Сверхземля» GJ 1132b вращается так близко к своей звезде, что потеряла первую атмосферу еще в первую сотню миллионов лет, однако вулканы окружили ее газами во второй раз.

Экзопланета GJ 1132b вращается вокруг красного карлика в созвездии Паруса, примерно в 40 световых годах от Солнца. Она немногим крупнее Земли и весит в 1,6 раза больше. При этом орбита GJ 1132b куда меньше, и полный годовой оборот планета совершает всего за 1,6 наших суток. Несколько лет назад у нее обнаружили атмосферу, хотя GJ 1132b находится крайне близко к своей звезде и, по всем расчетам, давно должна бы ее растерять.

Решение этому парадоксу предлагает статья ученых из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, принятая к публикации в Astronomical Journal. Марк Суэйн (Mark Swain) и его коллеги использовали данные наблюдений космического телескопа Hubble, а также результаты компьютерного моделирования эволюции GJ 1132b. Авторы исследования пришли к выводу, что планета действительно потеряла первоначальную водородно-гелиевую атмосферу еще в первые 100 миллионов лет своего существования. А ее нынешняя атмосфера – вторая по счету.

Звезда Gliese 1132 – красный карлик, расположенный на расстоянии 39,3 световых лет в созвездии Паруса.

Иначе известная как GJ 1132, звезда в пять раз меньше нашего светила, гораздо холоднее и слабее Солнца, излучая всего лишь 1/200-ю часть света.

Возле нее находится по крайней мере одна планета – Gliese 1132b, которая была недавно открыта с помощью обсерватории MEarth-South Observatory.

Инопланетный мир примерно в 1,2 раза больше Земли, а его масса в 1,6 раза больше массы Земли. Он вращается вокруг своей звезды-хозяина каждые 1,6 дня на расстоянии 2,25 миллиона километров. В результате планета нагревается до температуры около 232 градусов по Цельсию.

Gliese 1132b, по-видимому, зародилась как суб-Нептуновая планета с толстым слоем атмосферы. Начав с радиуса, в несколько раз превышающего радиус Земли, планета быстро потеряла свою первичную водородную и гелиевую атмосферу из-за интенсивного излучения от ее горячей молодой звезды. За короткий промежуток времени она превратилась в голое ядро размером с Землю.

Новые наблюдения Хаббла обнаружили вторичную атмосферу, которая заменила первую атмосферу Gliese 1132b. Она богат водородом, цианистым водородом, метаном и аммиаком, а также имеет углеводородную дымку.

Астрономы предполагают, что водород из первоначальной атмосферы был поглощен расплавленной магматической мантией планеты и теперь медленно высвобождается вулканизмом, образуя новую атмосферу. Эта вторая атмосфера, которая продолжает утекать в космос, постоянно пополняется из резервуара водорода в магме мантии.

“Эта вторая атмосфера исходит от поверхности и внутренней части планеты, и поэтому она является окном в геологию другого мира”, – сказал Пол Риммер, астроном из Кембриджского университета. “Сначала мы думали, что эти сильно облучаемые планеты будут довольно скучными, потому что мы считали, что они потеряли свою атмосферу”, – говорит доктор Раисса Эстрела, астроном из Лаборатории реактивного движения НАСА. “Но мы посмотрели на существующие наблюдения этой планеты с Хабблом и поняли, что там есть атмосфера.”

Gliese 1132b, скорее всего, приливно-отливная, а это означает, что она имеет постоянную дневную и ночную стороны, подобно тому, как Луна привязана к Земле.

Вопрос в том, что удерживает мантию достаточно горячей, чтобы оставаться жидкой и поддерживать вулканизм? «Эта система особенная, потому что у нее есть возможность для довольно большого приливного нагрева”, – говорят ученые.

Исследователи полагают, что кора Gliese 1132b чрезвычайно тонкая, возможно, всего в сотни метров толщиной. Этого слишком мало, чтобы поддерживать что-то похожее на вулканические горы. Его плоская поверхность может также треснуть, как яичная скорлупа, при приливном изгибе. Через такие трещины могут выделяться водород и другие газы.

Это означает, что если астрономы используют будущий космический телескоп Джеймса Уэбба для наблюдения этой планеты, есть вероятность, что они увидят не спектр атмосферы, а скорее спектр поверхности.

Астрономы полагают, что «новую» атмосферу создала мощная вулканическая деятельность на поверхности GJ 1132b, которая высвободила запасы водорода и других газов, накопленные в мантии еще в процессе формирования планеты. На это указывает и аномально высокое содержание синильной кислоты, которое в атмосфере GJ 1132b достигает 0,5 процента.

Если новые исследования подтвердят, что подобный механизм правда действовал, он может проявлять себя и на других подобных «сверхземлях». Многие из них представляют собой останки «мини-нептунов», потерявших древнюю атмосферу, но некоторые вполне способны обрести ее вновь.

Астроном Лаура Шефер (Laura Schaefer) из Гарврад-Смитсоновского центра астрофизики (США) и ее коллеги составили историю развития климатических условий на экзопланете GJ 1132b с точки зрения возможности развития жизни. Они обнаружили, что в ее газовой оболочке содержится кислород, но шансы развития жизни на ней ничтожно малы.

Экзопланета GJ 1132b приковала к себе внимание исследователей с самого момента своего открытия в 2015 году. Расстояние между планетой и ближайшей к ней звездой составляет всего около 2,25 млн км. В результате агрессивное ультрафиолетовое излучение расщепляет молекулы воды на планете на водород и кислород. Оба этих элемента затем улетучиваются в космос. Быстрее это происходит с водородом, кислород же, как правило, задерживается.

«На более холодных планетах кислород может быть признаком присутствия жизни. Но на горячей планете, такой как GJ 1132b, это означает прямо противоположное. Планета нагревается и стерилизуется», – рассказывает Лаура Шефер.

Поскольку водяной пар – парниковый газ, планета будет иметь сильный парниковый эффект, который усилит уже имеющуюся жару. В результате поверхность экзопланеты может оставаться расплавленной в течение миллионов лет.

«Океан магмы» будет взаимодействовать с атмосферой, поглощая около одной десятой части кислорода, в соответствии с моделью, созданной Шефер и ее коллегами. Другая часть кислорода с большой вероятностью просто улетит в космос, однако некоторая его часть все же может задерживаться.

«Эта планета – возможно первый случай, когда мы обнаруживаем кислород на скалистой планете за пределами Солнечной системы», – рассказывает Робин Вордсворт (Robin Wordsworth) из Школы инженерии и прикладных наук имени Гарварда Паулсона (США), один из авторов работы.

Если какая-то часть кислорода все еще удерживается на GJ 1132b, телескопы нового поколения, такие как Гигантский Магелланов телескоп и космический телескоп Джеймса Вебба, смогут обнаружить и проанализировать его.

Полученная модель также может помочь ученым отгадать загадку эволюции Венеры. Известно, что соседняя к нам планета зарождалась с количеством воды, соизмеримом с земным, но она была разрушена под воздействием солнечной радиации. Тем не менее, новая модель объясняет некоторые признаки сохраняющегося кислорода.

Шефер говорит, что их работа помогает составить представление о других подобных экзопланетах, например системе TRAPPIST-1, состоящей сразу из трех планет, которые могут находиться в зоне возможного развития жизни. Они имеют более низкую температуру, чем GJ 1132b и, следовательно, больше шансов сохранять атмосферу.

В 2021 году с помощью телескопа «Хаббл» астрономы подтвердили, что у GJ 1132 b образовалась вторичная атмосфера. Хотя это считалось невозможным – ведь она оказалась совсем рядом с активной звездой «Глизе 1132», которая должна была «сдуть» газовую оболочку своим мощным потоком заряженных частиц и излучения.

Когда Глизе успокоилась, GJ 1132b смогла удержать остатки атмосферы. Ученые из Калифорнийского технологического института пояснили, как именно у экзопланеты получилось невозможное.

Телескоп дал возможность определить, что в состав газовой оболочки входит водород и цианистый водород, а также метан, углеводородная дымка и аммиак. Астрономы сделали предположение, что водород из первоначальной атмосферы, который поглотила расплавленная магма в мантии, из-за вулканической активности начал медленно высвобождаться. Благодаря этому и образовалась новая атмосфера.

Изначально экзопланета Gliese 1132b была газообразной и по размерам существенно превышала Землю. Однако из-за интенсивного излучения ее звезды произошло выжигание первоначальной атмосферы. Гелий полностью был уничтожен, а оставшийся водород поглотила расплавленная магма в мантии экзопланеты. Это удалось понять ученым благодаря компьютерному моделированию. В результате осталось голое ядро, которое по размерам всего в 1,16 раз превышает Землю.

Астрономы подсчитали, что разрушение старой атмосферы произошло в первые несколько сотен миллионов лет существования экзопланеты (ее возраст равен 5 миллиардам лет). Когда именно началось формирование новой газовой оболочки, исследователям пока определить не удается. Но они уже выдвинули предположение, что другие каменистые планеты также могли сначала потерять атмосферу, а затем нарастить новую газовую оболочку и удержать ее.

GJ 1132b была признана «одной из наиболее важных планет, обнаруженных когда-либо за пределами Солнечной системы». Объясняется это тем, что данная скалистая экзопланета, обладающая плотной атмосферой, находится на относительно небольшом расстоянии от нас. Телескопы ближайшего будущего смогут определить химический состав ее атмосферы и даже установить скорость ветров.

GJ 1132b не является потенциально обитаемым миром. Во многом GJ 1132b, расположенная на расстоянии 41 светового года от Земли, поразительно похожа на нее. У обеих планет одинаковая плотность, размер и возраст. Обе начинали с водородной атмосферы, и обе были раскаленными, прежде чем остыть. По мнению ученых, у них даже схожее атмосферное давление на поверхности.

Есть между ними и существенные отличия. Астрономы установили, что планета GJ 1132b образовалась как газовый мир с плотной атмосферой из водорода и диаметром в несколько раз больше, чем у Земли (класс субнептунов). Однако она быстро потеряла свой первобытный водород и гелий из-за активного излучения раскаленной молодой звезды. За короткое время от планеты осталось лишь ядро размером с Землю. Тогда-то и началось самое интересное.

К удивлению астрономов, «Хаббл» показал им «вторую» атмосферу, которая сформировалась позже. Непосредственные наблюдения и компьютерное моделирование позволили прийти к выводу, что атмосфера сейчас состоит из молекулярного водорода, синильной кислоты, метана, а также содержит аэрозоли, в основе которых – углеводороды, напоминающие земной смог.

Ученые предположили, что водород из первичной атмосферы планеты впитался в расплавленную магму мантии, а теперь постепенно выделяется в результате вулканических процессов и формирует новую атмосферу.

Для поддержания вулканических процессов мантия должна оставаться достаточно горячей и жидкой. В данном случае это стало возможно благодаря приливному разогреву – феномену, который происходит в результате трения, когда энергия вращения планеты перераспределяется в виде тепла внутри нее.

Открытие может иметь важное значение для поиска других экзопланет, считают ученые. «Сколько других экзопланет начинали не как планеты земного типа? Некоторые могли сначала быть субнептунами, и стали земными в результате механизма испарения первобытной атмосферы. Этот процесс происходит рано в жизни планеты, когда звезда горячее, – объяснил ведущий исследователь Марк Свен. – Затем звезда охлаждается, а планета остается, где была. Итак, у вас есть механизм выпаривания атмосферы в первые 100 млн лет, и затем все успокаивается. Но если можно регенерировать атмосферу, вероятно, ее можно сохранить».

4 причины, почему Gliese 1132b не совсем похожа на Землю

Астрономы открыли самую маленькую экзопланету с атмосферой. Скалистый мир, расположенный в 39 световых годах от нас, известен как «суперземля», поскольку он на 40 процентов больше нашей планеты и на 60 процентов массивнее.

Однако с тех пор, как было объявлено об этом открытии, возникло некоторое волнение по поводу того, насколько «земным» может быть Gliese 1132b. К сожалению, Gliese 1132b, вероятно, имеет больше общего с токсичной Венерой – полной противоположностью нашего умеренного мира.

Итак, прежде чем вы будете слишком взволнованы тем, что Gliese 1132b – это какое-то экзотическое место для путешествия с инопланетянами, рассмотрите эти моменты, прежде чем планировать свой следующий межзвездный отпуск на Gliese 1132b или любую «похожую на Землю» экзопланету.

1. Gliese 1132b находится вне зоны обитания своей звезды

Это большая проблема: Gliese 1132b вращается очень, очень близко к своей главной звезде. Звезда, получившая название Gliese 1132, является карликом M (обычно известным как красный карлик). Эти крошечные звезды тусклые и холодные, и у них есть «обитаемые зоны», которые намного компактнее, чем у нашего Солнца, которое больше и ярче и представляет собой желтый карлик. Обитаемая зона – это расстояние вокруг любой звезды, которое не является ни слишком горячим, ни слишком холодным для существования жидкой воды на поверхности планеты. На Земле (которая, очевидно, вращается вокруг нашего Солнца в пределах обитаемой зоны), где есть вода, есть жизнь, поэтому найти мир в обитаемой зоне своей звезды очень увлекательно для наших поисков инопланетной жизни. К сожалению, Gliese 1132b вращается вокруг своей звезды на расстоянии 1,4 миллиона миль (2,3 миллиона километров), и экзопланете требуется всего 1,6 дня, чтобы облететь звезду один раз – да, год на Gliese 1132b составляет 1,6 дня! – таким образом, она получает от своей звезды в 19 раз больше излучения, чем Земля от Солнца. Это означает, что его верхняя часть атмосферы составляет около 500 градусов по Фаренгейту (260 градусов по Цельсию), а температура его поверхности, вероятно, выше, чем у Венеры – достаточно высокая, чтобы плавить свинец.

2. Его атмосфера, вероятно, густая из-за метана или пара сверхгорячей воды

Астрономы обнаружили атмосферные газы Gliese 1132b, наблюдая за орбитой экзопланеты перед ее звездой. Этот метод обнаружения экзопланет известен как «метод транзита», и когда экзопланета прошла впереди, исследователи измерили ее физический размер по тому, сколько звездного света она заблокировала. Интересно, что они также смогли измерить затемнение инфракрасного света с помощью 2,2-метрового телескопа ESO / MPG в обсерватории Ла Силья в Чили. Некоторые инфракрасные волны были заблокированы, в то время как другие проходили. Атмосферы планет могут блокировать свет определенных длин волн, в зависимости от того, какие химические вещества они содержат, поэтому тот факт, что одна длина волны инфракрасного излучения блокируется, а другая проходит, может помочь астрономам понять, что там не только атмосфера, но и дать подсказки, как из чего он сделан. Итак, Gliese 1132b имеет атмосферу, и, согласно компьютерному моделированию, исследователи могли определить, что эта атмосфера может состоять из водяного пара или метана. Хотя вода и метан связаны с биологическими процессами на Земле, при экстремальных температурах, подобных сауне, на поверхности Gliese 1132b, «жизнь в том виде, в каком мы ее знаем», погибнет очень быстро. Для этого исследования исследователи могли создать только компьютерные модели атмосферы, поскольку в настоящее время у нас нет телескопов, достаточно мощных, чтобы «видеть» содержащиеся в нем химические вещества, но когда Тридцатиметровый телескоп следующего поколения (ТМТ) в конечном итоге выйдет из строя онлайн, мы сможем сканировать атмосферы экзопланет, чтобы увидеть, из чего они на самом деле сделаны.

3. Gliese 1132b заблокирована приливом

Наша планета вращается вокруг своей оси каждые 24 часа, давая нам день и ночь. Кроме того, мы вращаемся вокруг Солнца 365 дней, что составляет один год. Но на Gliese 1132b один день эквивалентен одному году – странно, правда? Это явление известно как «приливная блокировка», и это означает, что Gliese 1132b эволюционировал так близко к красному карлику, что одно полушарие постоянно обращено к своей звезде в вечный день, а другое полушарие находится в вечной ночи. Другими словами, этот инопланетный мир совершает один оборот вокруг своей оси каждые 1,6 дня - ровно столько же, сколько требуется, чтобы вращаться вокруг звезды. Это очень не земное качество!

4. Ее звезда, вероятно, вспыльчива

Красные карлики – самый распространенный тип звезд в нашей галактике, и астрономы, ищущие обитаемые экзопланеты, думают, что первые биосигнатуры инопланетян будут обнаружены в мирах этих систем. Действительно, существует экзопланета «обитаемой зоны», вращающаяся вокруг соседней звезды Проксима Центавра, всего в 4,2 световых года от нас, что вселяет надежды на то, что человечество однажды сможет разработать межзвездные космические корабли, которые посетят мир, под названием Проксима b . К сожалению, у красных карликов плохой характер – они регулярно вспыхивают, выбрасывая в космос ионизирующие облака частиц и ускоряя звездные ветры, окутывая близлежащие планеты мощным излучением. Как мы знаем, радиация вредна для жизни, а звездные ветры могут лишить близлежащие планеты их атмосферы. Короче говоря, красные карлики могут быть не таким уж хорошим местом для развития инопланетной жизни, в обитаемой зоне или нет.

Но надежда есть. Теперь, когда астрономы обнаружили небольшую «супер-Землю», которая сформировала свою атмосферу так близко к своей звезде, то есть появились основания. Конечно, Gliese 1132b не похожа на Землю ни с какой точки зрения – она горячая, вероятно, токсичная, имеет день, равный году, а жидкая вода не может существовать на ее поверхности – но факт – Атмосфера вообще дает намек на то, что другие экзопланеты красных карликов, вероятно, имеют свои собственные атмосферы, способные противостоять натиску их свирепых звезд. И, если некоторые из этих экзопланет существуют в обитаемых зонах своих звезд (например, Проксима b), возможно, они смогли удержаться в своих атмосферах достаточно долго, чтобы внеземная биология могла захватить власть, а инопланетная жизнь – развиться.

«Обнаружение атмосфер маломассивных и низкотемпературных экзопланет – одна из первоочередных задач на пути к окончательному обнаружению биосигнатур в атмосферах обитаемых экзопланет», – пишут исследователи в статье, опубликованной в The Astronomical Journal.

Итак, теперь, когда мы знаем, что крошечный каменистый мир, вращающийся вокруг крошечной звезды в 39 световых годах от нас, может поддерживать свою собственную атмосферу, будущее может быть ярким для обнаружения свидетельств инопланетной биологии на суперземлях, вращающихся вокруг красных карликов. Но Gliese 1132b, вероятно, не из их числа.