Астрономы впервые сообщили об атмосфере у каменистой экзопланеты в обитаемой зоне. Это суперземля LHS 1140b: примерно в 48 световых лет от Земли, на орбите вокруг старого красного карлика. И на этот раз речь не о воде или углекислом газе. Найден гелий — да ещё такой, который ведёт себя как активная, утекающая оболочка.
Для науки это редкая находка сразу по двум причинам. LHS 1140b — каменистая планета, а не газовый гигант, где атмосферные сигнатуры ловят куда чаще. И ещё она лежит в зоне, где теоретически может быть жидкая вода. То есть это как раз тот случай, когда можно проверять, удерживают ли небольшие миры газовую оболочку рядом с тусклыми и капризными красными карликами.
Работа опиралась на спектроскопию в ближнем инфракрасном диапазоне. В данных увидели линию поглощения на длине волны 10 833 ангстрема, связанную с метастабильным гелием. Сигнал оказался непостоянным: сначала заметили передний газовый шлейф и хвост после транзита, а в следующем сезоне линия просто исчезла. Похоже, атмосфера у таких планет не только существует, но и довольно быстро меняется под действием звёздного излучения и ветра.
Сама LHS 1140b тоже выглядит любопытно. Её радиус — 1,73 радиуса Земли, масса примерно в 5,6 раза больше земной, орбитальный период — 24,7 дня. Планета получает около 42% земного потока энергии и, по расчётам, имеет равновесную температуру около минус 47 градусов Цельсия. При этом верхние слои атмосферы разогреваются куда сильнее — из-за рентгеновского и ультрафиолетового излучения звезды.
До этого подтверждённую газовую оболочку у каменистой планеты находили только у Земли. Поэтому любой надёжный сигнал с экзопланеты в обитаемой зоне сразу становится проверкой для моделей, которые описывают, как небольшие миры теряют атмосферу или, наоборот, удерживают её. Здесь важен не только сам факт обнаружения, но и состав оболочки: гелий показывает, что происходит с верхними слоями планеты под жёстким излучением.
И есть ещё одна деталь, полезная для теории. Система LHS 1140 уже не первый раз становится площадкой для таких проверок: внутренняя планета LHS 1140c, по данным авторов работы, атмосферу удержать не смогла. На этом фоне LHS 1140b выглядит более тяжёлым и более защищённым миром, у которого верхние слои газа всё ещё выживают, несмотря на постоянную бомбардировку со стороны звезды.
Авторы работы связывают находку с идеей «космической береговой линии» — границы, за которой планеты начинают терять возможность удерживать газовую оболочку. Практически это значит, что у астрономов появился новый объект для сравнения с данными «Джеймса Уэбба» и «Хаббла». Дальше логичный шаг — проверять, есть ли под гелиевым слоем более тяжёлая нижняя атмосфера и способны ли такие миры сохранять воду в количестве, достаточном хотя бы для теоретической обитаемости.