Астрономы впервые нашли атмосферу у каменистой экзопланеты в обитаемой зоне

Международная группа астрономов впервые подтвердила наличие атмосферы у каменистой экзопланеты, находящейся в обитаемой зоне своей звезды. Объектом открытия стала суперземля LHS 1140b, удалённая от Земли на 48 световых лет. Планета обращается вокруг старого красного карлика возрастом более 3 миллиардов лет.

LHS 1140b имеет радиус 1,73 радиуса Земли и массу, в 5,6 раза превышающую земную. Из-за приливного захвата она всегда повёрнута к звезде одной стороной. Орбитальный период составляет 24,7 дня, равновесная температура — около -47 °C. Планета получает примерно 42% солнечной энергии, падающей на Землю.

Атмосфера была обнаружена с помощью спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне на телескопе имени Магеллана «Клэй». В 2024 году приборы зафиксировали линию поглощения метастабильного гелия на длине волны 10 833 ангстрем. Глубина поглощения составила 1,24%, что указывает на обширную газовую оболочку, радиус непрозрачного слоя которой в 1,52 раза превышает радиус планеты.

Интересно, что в 2025 году поглощение гелия не наблюдалось. Учёные связывают такую изменчивость с колебаниями скорости потери атмосферы под воздействием звёздного излучения. Анализ показал наличие опережающего газового хвоста и последующего шлейфа, что говорит о сложной структуре рассеивающегося газа.

Атмосфера планеты теряется в форме гидродинамического оттока. Лёгкий водород улетучился под действием радиации, оставив гелиевую оболочку. Скорость потери массы оценивается в диапазоне 0,67–1,14?10? г/с. При этом более тяжёлые элементы, такие как углерод, азот и кислород, накапливаются в нижних слоях.

Сохранению плотной нижней атмосферы способствует холодная ловушка для воды. При равновесной температуре водяной пар конденсируется на уровне тропопаузы, что предотвращает его фотодиссоциацию. Модели показывают, что планета может удерживать от 9% до 19% воды от своей массы.

Результаты работы подтверждают концепцию «космической береговой линии» — границы, определяющей способность экзопланет удерживать атмосферу. Внутренняя планета системы LHS 1140c, получающая в 5 раз больше излучения, свою атмосферу потеряла. Совместный анализ с данными телескопов «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» позволит проверить теории пригодности каменистых планет к жизни.