Телескоп Джеймс Уэбб изучил геологию суперземли LHS 3844 b

Международная группа астрономов под руководством Себастьяна Зиебы и профессора Лауры Крейдберг (Институт астрономии Макса Планка) с помощью прибора среднего инфракрасного диапазона MIRI на телескопе Джеймс Уэбб (JWST) проанализировала поверхность каменистой экзопланеты LHS 3844 b. Исследователи обнаружили, что это темная, раскаленная и полностью лишенная атмосферы планета с составом, напоминающим лунные или меркурианские породы, без признаков гранитной коры, характерной для Земли. Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Используя уникальные возможности прибора MIRI на борту JWST, научная группа во главе с Себастьяном Зиебой и Лаурой Крейдберг предприняла следующий шаг в изучении экзопланет, перейдя от анализа атмосфер к прямому исследованию геологических свойств удаленных каменистых миров. Их целью стала экзопланета LHS 3844 b, расположенная всего в 48,5 световых годах от Земли.

Это суперземля, примерно на 30 процентов больше нашей планеты, которая вращается вокруг холодной звезды, красного карлика на экстремально близком расстоянии, совершая полный оборот за 11 часов. Из-за приливного захвата планета всегда повернута к звезде одной стороной, где температура достигает около 1000 Кельвинов (примерно 725 градусов Цельсия), в то время как ночная сторона погружена в вечную тьму.

Ученые смогли уловить собственное инфракрасное излучение, исходящее от раскаленной дневной поверхности планеты. Благодаря высокой чувствительности JWST они не просто зафиксировали изменение яркости системы звезда-планета, но и разложили свет в спектр — от 5 до 12 микрометров, что позволило определить состав поверхности.

Сравнивая полученные данные с моделями и библиотеками земных, лунных и марсианских пород, исследователи исключили наличие гранита или других богатых силикатами минералов, образующих кору Земли. Формирование такой гранитной коры обычно требует длительных тектонических процессов и наличия воды. Ее отсутствие на LHS 3844 b позволяет предположить, что тектоника плит на этой планете не действует или неэффективна, а воды там крайне мало.

Вместо этого темный спектр планеты указывает на состав, схожий с земным или лунным базальтом, а также с материалом мантии, богатым магнием, железом и, возможно, оливином. Анализ показал, что поверхность лучше всего соответствует обширным твердым участкам магматических пород или же измельченному материалу вроде камней и гравия. Однако мелкодисперсная пыль или порошок не согласуются с наблюдениями из-за их более высокой отражающей способности.

Ученые также учли эффект космического выветривания — воздействие жесткого излучения звезды и микрометеоритов, которое со временем темнит поверхность, добавляя железо и углерод. В результате возникли два равновероятных сценария. Первый предполагает относительно свежую поверхность из твердой породы, образовавшуюся в ходе недавней геологической активности вроде масштабного вулканизма. Второй сценарий описывает поверхность, подобную лунной или меркурианской, с толстым слоем потемневшего реголита, что указывает на длительную геологическую пассивность.

Чтобы выбрать между этими сценариями, исследователи искали признаки вулканических газов, в частности диоксида серы (SO₂), которые должны были быть зарегистрированы прибором MIRI. Отсутствие таких сигнатур говорит против недавней вулканической активности. Таким образом, ученые склоняются ко второму сценарию, согласно которому LHS 3844 b представляет собой темный, безвоздушный и геологически спокойный мир, чем-то напоминающий планету Меркурий.

В итоге астрономы выяснили, что LHS 3844 b это раскаленная, лишенная атмосферы и воды каменистая планета с темной поверхностью базальтового состава, покрытой, скорее всего, слоем выветренного реголита, подобно Луне или Меркурию, причем недавняя вулканическая и тектоническая активность на ней маловероятна.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях