Астрофизики получили принципиально новые данные, анализируя поверхность каменистого тела за пределами Солнечной системы. Используя инструментарий орбитальной обсерватории NASA «Джеймс Уэбб», учёные смогли зафиксировать тепловой сигнал непосредственно от коры экзопланеты LHS 3844 b — мира, оказавшегося безжизненной, раскалённой глыбой, лишённой газовой оболочки и чрезвычайно похожей на Меркурий. Прямую дешифровку состава столь удалённого объекта исследователи уже окрестили «принципиально новым этапом в понимании природы» скалистых планет за пределами нашего космического дома.
Мир LHS 3844 b классифицируется как «сверхземля»: он примерно на 30% массивнее нашей планеты и удалён от неё на 50 световых лет. С момента открытия в 2019 году было известно, что этот каменистый шар обращается вокруг холодного красного карлика и находится в приливном захвате. Полный оборот занимает всего 11 часов, в результате чего одно полушарие вечно подставлено под испепеляющие лучи звезды, а обратная сторона погружена в вечный мрак. Температура на дневной стороне достигает колоссальных 725 °C.
В отличие от классических методов, сосредоточенных на спектроскопии атмосфер и поиске биомаркеров, команда под руководством Лауры Крайдберг из Института астрономии Общества Макса Планка применила иную тактику. В ходе сеансов 2023–2024 годов исследователи навели инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) на моменты так называемых вторичных затмений — когда сама планета скрывается за диском своего светила. Это позволило вычленить слабый, но чёткий сигнал инфракрасного излучения, идущий строго от разогретой поверхности, и сопоставить его со спектральными характеристиками известных геологических образцов.
«Беспрецедентная чувствительность «Джеймса Уэбба» даёт нам возможность улавливать фотоны, испущенные непосредственно каменистой корой этого далёкого мира, — пояснила Крайдберг. — Мы видим перед собой тёмную, обжигающую, абсолютно стерильную скалу без малейших намёков на газовую оболочку».
Базальт вместо гранита и загадка отсутствия вулканических газов
Сравнив полученные сигнатуры с эталонными спектрами минералов, присущих Земле, Луне и Марсу, учёные исключили кору континентального типа. Наличие кремнезёма и гранитоидов было отвергнуто: подобная формация — продукт длительных геологических процессов, требующих участия воды и механизма тектоники плит. Вместо этого данные уверенно указали на базальт — тёмную вулканическую породу с высоким содержанием железа и магния, доминирующую на лунных морях и меркурианской поверхности. «Эта планета, судя по всему, крайне бедна водой», — резюмировал ведущий автор исследования Себастьян Зиба.
Однако перед астрономами встала дилемма. Если поверхность LHS 3844 b представлена относительно свежей застывшей лавой, то недавняя вулканическая активность должна была бы сопровождаться выбросами летучих соединений — например, углекислого или сернистого газа. Прибор MIRI, обладающий достаточной разрешающей способностью, чтобы зафиксировать их наличие в разумных концентрациях, не обнаружил ровным счётом ничего.
Выветривание без воздуха или свежая лава?
В качестве альтернативной гипотезы исследователи рассматривают сценарий, диаметрально противоположный вулканическому. Верхний слой планеты может быть покрыт толстым слоем тёмного мелкозернистого реголита — продукта длительной бомбардировки микрометеоритами и жёсткого облучения, разрушающего и затемняющего породу. Это явление, известное как космическое выветривание, на безатмосферных телах протекает особенно агрессивно. Если на LHS 3844 b доминирует именно оно, то это говорит о долгом периоде геологического затишья, что противоречит первому предположению.
Чтобы разрешить этот спор, научная группа уже запланировала новые циклы наблюдений с помощью «Джеймса Уэбба». Предстоит выяснить, чем именно является верхний покров экзопланеты: монолитным базальтовым щитом или рыхлой подушкой из разрушенных пород. «Мы уверены, что эта методика позволит не только окончательно определить природу коры LHS 3844 b, но и в перспективе станет универсальным ключом к геологической разведке других твёрдых экзопланет», — подытожила Крайдберг.