Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) подтвердил тревожные новости для астробиологов и специалистов по экзопланетам. Недавний анализ данных, полученных с помощью мощнейшего инструмента, окончательно развеял надежды обнаружить атмосферу, способную поддерживать жизнь, у очередной «землеподобной» экзопланеты — GJ 3929b. Расположенная в системе у красного карлика менее чем в 50 световых лет от Земли, эта планета уже давно привлекала внимание учёных как потенциальный кандидат для изучения условий обитаемости. Однако результаты нового анализа показывают, что у GJ 3929b практически отсутствует атмосфера, а сама планета, скорее всего, является безжизненной.
Предварительные наблюдения за GJ 3929b начались в 2022 году на основе данных телескопа TESS. Эта планета, которая по массе и размерам очень близка к Земле, обращается очень близко к своему звёздному хозяину — красному карлику. Эти типы звезд составляют примерно 75% всех звёздной популяции Млечного Пути и считаются одними из лучших кандидатов для поиска потенциально обитаемых планет благодаря их долгой жизни и узким зонам обитаемости. Транзиты GJ 3929b позволили определить её параметры: каменистая структура, небольшая орбитальная дистанция и сравнительная схожесть с Землёй по массе и размеру.
Исследовательская команда под руководством Цяо Сюэ из Чикагского университета использовала возможности программ и технологий, в том числе телескопов «Хаббл» и JWST, для проведения комплексных наблюдений этой экзопланеты. Анализ показал, что температура поверхности GJ 3929b не свидетельствует о наличии значительной теплоизоляционной атмосферы, подобной атмосферам Земли или Венеры. Обычные модели говорят о том, что такую температуру можно объяснить отсутствием защитного газового слоя, как если бы планета была «голой скалой», не защищенной от солнечного излучения.
Особенностью анализа стало использование спектроскопии для определения состава атмосферы. Учёные искали даже самые разреженные слоистые облака, богатые углекислым газом, которые могли бы свидетельствовать о наличии хоть какой-то атмосферы. В результате JWST не обнаружил признаков атмосферы толщиной более 100 миллибар. Более того, вероятность того, что GJ 3929b обладает даже крайне разреженной атмосферой, не превышает 0,3%. Это указывает на то, что наличие у планеты любой значимой вторичной атмосферы, которая могла бы возникнуть после первоначальной потери, практически исключено — с вероятностью выше 99,7%.
Эти результаты нашли отражение в гипотезе о так называемой «космической береговой линии» — теории, предполагающей, что для удержания атмосферы на планете важен баланс между гравитацией и воздействием излучения материнской звезды. Анализ показывает, что GJ 3929b за весь период своего существования подвергалась столь мощным излучениям, что смогла полностью лишиться своей атмосферы. Такой вывод подтверждается сопоставлением с другими подобными экзопланетами, полностью лишёнными атмосферы, такими как TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, GJ 1132b и GJ 486b.
Неприятная новость для тех, кто надеялся найти жизнь за пределами Земли на подобных планетах, не означает полного безнадежного положения дел. Учёные отмечают, что подобные исследования дают очень важную информацию о процессах эрозии атмосферы, формировании поверхности и защите планетных тел от губительного излучения. Эти знания помогают лучше понимать, насколько устойчивы атмосферы в условиях высокой радиации и какие механизмы способны спасать потенциально обитаемые планеты. В дальнейшем планируются более глубокие исследования поверхностного состава и процессов дегазации, чтобы понять, могли ли такие планеты когда-либо обладать условиями, пригодными для жизни.
Эти открытия также служат важной отправной точкой для моделирования эволюции атмосфер экзопланет, особенно у красных карликов, поскольку такие звёзды часто более активны в ранные периоды своей жизни. В состоянии постоянно излучать ультрафиолет и рентгеновское излучение, они рискуют «стереть» любые шансы на развитие жизни у своих ближайших планет. Поэтому понимание того, как окружающая среда влияет на атмосферу, является ключевым аспектом в поиске обитаемых миров.
Кроме того, будущие миссии и исследования продолжат изучать механизмы восстановления или регенерации атмосферы, если таковые возможны, на планетах, подвергшихся сильной эрозии. Планирование новых исследований, направленных на изучение поверхности, наличия водяных остатков и защиты от космического излучения, поможет сузить список потенциальных обитательнейших планет и сделать выводы о вероятности возникновения жизни на других мирах. В итоге, даже если GJ 3929b и оказалась без атмосферы, её изучение стало важным этапом в понимании процессов формирования и деградации атмосферы у планет у красных карликов — и это огромное достижение в области астрономии и космических исследований, которое поможет ответить на самый главный вопрос человечества: ищем ли мы действительно жильё за пределами нашей системы?