Livet bortom jorden? Webb Space Telescope undersöker en överraskande närliggande isplanet

Tempererade exoplaneten LHS 1140 b kan vara en värld helt täckt av is (till vänster) liknande Jupiter's måne Europa eller kan vara en isvärld med en flytande substellär ocean och en molnig atmosfär (i mitten). LHS 1140 b är 1,7 gånger större än vår planet Jord (till höger) och är den mest lovande exoplaneten i den beboeliga zonen som hittills har hittats i sökandet efter flytande vatten utanför solsystemet. Kredit: Benoit Gougeon, Université de Montréal

Forskare använde data från flera rymdteleskop, inklusive James Webb Space Telescope (JWST), för att studera exoplaneten LHS 1140 b, belägen 48 ljusår bort i stjärnbilden Cetus. Denna exoplanet, som kretsar kring en röd dvärgstjärna, befinner sig i den beboeliga zonen och visar tecken på att potentiellt ha en kväverrik atmosfär och en vattenrik sammansättning, som skulle kunna inkludera en flytande vattenhav. Detta gör LHS 1140 b till en av de mest lovande kandidaterna för framtida studier av beboelighet.

Forskare har identifierat en tempererad exoplanet som en lovande super-Jorden is- eller vattenvärld. Lett av Université de Montréal, inkluderar forskarteamet en astronom vid University of Michigan.

Fynden visar att den beboeliga zone exoplaneten, LHS 1140 b, inte troligtvis är en mini-Neptunus, en liten så kallad gasjätte - stora planeter bestående främst av gas - med en tjock väte-rik atmosfär. Planeten, belägen ungefär 48 ljusår bort i stjärnbilden Cetus, framträder som en av de mest lovande exoplaneterna i den beboeliga zonen som är kända, potentiellt har en atmosfär och till och med en flytande vattenhav.

Data från James Webb Space Telescope samlades in i december 2023 och lades till tidigare data från andra rymdteleskop Spitzer, Hubble och TESS för att säkra detta resultat, vilket accepterades för publicering i The Astrophysical Journal Letters denna vecka.

“Detta är första gången vi någonsin sett en antydan till en atmosfär på en stenig eller is-rik exoplanet i den beboeliga zonen. Att upptäcka atmosfärer på små, steniga världar är ett huvudmål för JWST, men dessa signaler är mycket svårare att se än för jätteplanetens atmosfärer,” sade Ryan MacDonald, NASA Sagan Fellow vid U-M Department of Astronomy som var nyckeln i analysen av LHS 1140 b:s atmosfär. “LHS 1140 b är en av de bästa små exoplaneterna i den beboeliga zonen som kan stödja en tjock atmosfär, och vi kanske har hittat bevis för luft på denna värld.”

Lanserad 2021, är James Webb Space Telescope det nästa stora rymdvetenskapliga observatoriet efter Hubble, designat för att besvara obesvarade frågor om Universum och att göra banbrytande upptäckter inom alla astronomins fält. Dess infraröda kapacitet gör att det kan studera avlägsna planeters atmosfärer i detalj, identifiera element som vattenånga, metan, och potentiella biosignaturer. Kredit: ESA/ATG medialab

LHS 1140 b, en exoplanet som kretsar kring en lågmassa röd dvärgstjärna ungefär femtedelen av solens storlek, har fascinerat forskare på grund av att den är en av de närmaste exoplaneterna till solsystemet som ligger inom sin stjärnas beboeliga zon. Exoplaneter som finns i denna "Guldlockszon" har temperaturer som skulle göra det möjligt för vatten att finnas i flytande form på dem, en avgörande element för liv som vi känner det på Jorden.

En av de kritiska frågorna om LHS 1140 b var om det är en mini-Neptunus typ exoplanet eller en super-Jorden - en stenig eller vatten-rik planet större än Jorden.

“Av alla för närvarande kända tempererade exoplaneter, skulle LHS 1140 b mycket väl kunna vara vårt bästa hopp att en dag indirekt bekräfta flytande vatten på ytan av en främmande värld utanför vårt solsystem,” sade Charles Cadieux, huvudförfattare till vetenskapspapperet och doktorand vid Université de Montréal. “Detta skulle vara ett stort steg i sökandet efter potentiellt beboeliga exoplaneter.”

Ryan MacDonald. Kredit: University of Michigan

Analysen av teamets observationer uteslöt starkt mini-Neptun-scenariot, med bevis som antyder att exoplaneten LHS 1140 b är en super-Jorden som kanske till och med har en kväverrik atmosfär som jordens. Dock varnar teamet att ytterligare observationer med JWST-observationer kommer att vara nödvändiga för att bekräfta signaturen av kvävgas.

Estimat baserade på all ackumulerad data avslöjar att LHS 1140 b är mindre tät än förväntat för en stenig planet med en jordliknande sammansättning, vilket tyder på att 10 till 20% av dess massa kan bestå av vatten. Denna upptäckt pekar på att LHS 1140 b är en spännande kandidatvärld, troligtvis liknande en snöboll eller isplanet med ett potentiellt flytande hav vid den sub-stellära punkten, eller det område på planetens yta som alltid skulle vara vänd mot systemets värdstjärna på grund av planetens synkronrotation (precis som Jorden månen).