«Тёмная, горячая, безжизненная скала»: телескоп «Джеймс Уэбб» впервые изучил поверхность экзопланеты за пределами Солнечной системы

Астрономы с помощью Космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) впервые проанализировали поверхность планеты за пределами Солнечной системы. Экзопланета LHS 3844 b оказалась тёмным раскалённым миром без атмосферы, похожим на Меркурий. Прямую расшифровку геологии такой далёкой планеты учёные назвали «следующим шагом к раскрытию природы» подобных миров.

LHS 3844 b примерно на 30 % крупнее Земли и расположена от неё на расстоянии 50 световых лет. Планету относят к так называемым «сверхземлям». В отличие от большинства исследований экзопланет, сосредоточенных на их атмосфере, группа изучила тепловое излучение самой поверхности. «Благодаря невероятной чувствительности „Джеймса Уэбба“ мы можем улавливать свет, идущий непосредственно с поверхности этой далёкой каменистой планеты, — сказала главный исследователь программы Лаура Крайдберг (Laura Kreidberg) из Института астрономии Общества Макса Планка в Германии. — Мы видим тёмную, горячую, безжизненную скалу, полностью лишённую какой-либо атмосферы».

Планету открыли в 2019 году. Она оборачивается вокруг холодного красного карлика всего за 11 часов и находится в приливном захвате: одна сторона постоянно обращена к звезде, другая погружена в темноту. Температура дневной стороны достигает около 725 °C. В 2023 и 2024 годах группа Крайдберг наблюдала три вторичных затмения — моменты, когда планета заходит за свою звезду. Инструментом среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа «Джеймс Уэбб» учёные измерили инфракрасное излучение раскалённой дневной стороны планеты и по этим данным изучили её поверхность.

Сигнал сравнили с характеристиками известных пород и минералов Земли, Луны и Марса. Кору земного типа, богатую кремнезёмом и гранитом, группа исключила: как отмечается в работе, такая кора обычно формируется в результате геологических процессов с участием воды и тектоники плит, которая перерабатывает породу и выталкивает более лёгкие минералы к поверхности. Данные указали на базальт — тёмную вулканическую породу, насыщенную железом и магнием и широко распространённую на Луне и Меркурии. «Эта планета, вероятно, содержит мало воды», — сказал ведущий автор исследования Себастьян Зиба (Sebastian Zieba) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Массачусетсе.

По словам исследователей, одно из возможных объяснений состоит в том, что недавняя вулканическая активность сформировала на LHS 3844 b сравнительно молодую поверхность, где свежая лава ещё не разрушена ударами микрометеоритов. Однако, как отмечается в работе, такая активность обычно сопровождается выбросом газов вроде углекислого газа или диоксида серы, а MIRI этих газов не зафиксировал. «Если бы они присутствовали на LHS 3844 b в разумных количествах, MIRI должен был их обнаружить. Тем не менее прибор ничего не нашёл», — говорится в пресс-релизе.

По альтернативной версии, планету может покрывать толстый слой тёмного мелкозернистого вещества, образовавшегося за долгое время под воздействием радиации и ударов метеоритов, подобно Луне или Меркурию. Без атмосферы поверхность была бы особенно уязвима для этого процесса, известного как космическое выветривание, которое постепенно разрушает и затемняет породу. «Эта альтернатива предполагает более длительные периоды геологической неактивности, то есть условия, противоположные первому сценарию», — заявили астрономы.

Команда уже запланировала новые наблюдения телескопом «Джеймс Уэбб», чтобы уточнить свойства поверхности и понять, состоит ли она из монолитной породы или из рыхлого выветренного материала. «Мы уверены, что тот же метод позволит установить природу коры LHS 3844 b, а в будущем и других каменистых экзопланет», — сообщила Крайдберг.