O exoplanetă din zona locuibilă are atmosferă. Descoperirea readuce speranța că nu suntem singuri în Univers

Exoplaneta LHS 1140b era deja una dintre favoritele astronomilor în căutarea vieții în afara Sistemului Solar. Acum a primit un argument suplimentar. Cercetătorii au demonstrat, prin observații spectroscopice, că are o atmosferă, sau cel puțin are ceva din care se poate naște una. Heliul detectat scăpând din stratul său superior este, în limbajul astronomiei, un semnal de speranță. O planetă fără atmosferă nu ar produce un astfel de semnal. Și dacă are atmosferă, dacă are rocă și dacă orbitează în zona în care apa poate fi lichidă, atunci viața extraterestră devine, brusc, o ipoteză mai puțin speculativă. Informația a părut în revista Science.

Ce este LHS 1140b și de ce contează

Ca dimensiuni, LHS 1140b este mai mare decât Pământul. Are o masă de 5,6 ori mai mare și un raza de 1,73 ori mai mare, dar compoziția ei este compatibilă cu un interior stâncos similar cu al Pământului. În plus, este posibil să aibă o componentă cu densitate mică, care ar putea fi o atmosferă sau un conținut ridicat de apă. Temperatura sa de echilibru este de aproximativ -47 de grade Celsius (226 Kelvin), un număr care nu sună îmbietor, dar care depinde masiv de ce fel de atmosferă are. O  atmosferă cu efect de seră similar cu al Pământului ar putea ridica temperatura suprafeței considerabil.

Steaua pe care o orbitează, LHS 1140, este veche, mai mult de 3 miliarde de ani, și e relativ inactivă, ceea ce o face un candidat mai bun pentru găzduirea unei planete cu atmosferă, față de stelele pitice tinere și agitate care bombardează planetele vecine cu radiații.

Heliul detectat, ce înseamnă și cum a fost descoperit

Descoperirea centrală a studiului publicat în Science este detectarea heliului scăpând din atmosfera superioară a lui LHS 1140b. Echipa condusă de Collin Cherubim, om de știință la Universitatea Harvard, a folosit telescopul Magellan Clay de la Observatorul Las Campanas din Chile, echipat cu un spectrograf capabil să analizeze lumina în infraroșu apropiat cu precizie extremă.

Au observat planeta de două ori. O dată în septembrie 2024 și o dată în 2025, fiecare sesiune durând 6,5 ore. Tehnica folosită se numește spectroscopie de tranzit: când planeta trece în fața stelei sale, o parte din lumina stelei traversează atmosfera planetei — dacă există una — și lasă urme distinctive în spectrul luminii. Exact cum un prismă descompune lumina albă în culorile curcubeului, spectrograful descompune lumina stelei și detectează ce substanțe au „înghițit” din ea pe drum.

În 2024, semnalul a fost clar. Heliu, la lungimea de undă de 10.833 Å e amprentă spectrală inconfundabilă a acestui element. Faptul că heliul scapă din atmosferă indică că planeta are o atmosferă superioară dominată de heliu și sărăcită în hidrogen, care a evadat deja, moleculele mai grele rămânând captive la altitudini mai joase. E un proces numit fracționare atmosferică.

În 2025, semnalul nu a mai fost detectat. Cercetătorii nu interpretează asta ca absență a atmosferei, ci ca variabilitate naturală a procesului de evapora. Intensitatea radiațiilor stelei se modifică în timp, afectând ritmul în care heliul scapă.

Ce rămâne de aflat: apa și compoziția interioară

Descoperirea este importantă, dar nu completă. Studiul demonstrează că LHS 1140b are o atmosferă superioară dominată de heliu, ceea ce este deja remarcabil pentru o planetă stâncoasă. Ceea ce nu știm încă este compoziția atmosferei inferioare, cea mai apropiată de suprafață.

Collin Cherubim suspectează că acolo se găsesc apă și alte molecule oxidate mici, precum dioxidul de carbon. Este exact tipul de combinație pe care o cunoaștem de pe Pământ. Dar această ipoteză nu a fost verificată experimental. Sara Seager, astrofiziciană la MIT și una dintre cele mai cunoscute voci în domeniu, descrie descoperirea drept „o piesă lipsă uimitoare din puzzle” privind capacitatea planetelor stâncoase de a-și păstra atmosfera.

Pentru a confirma sau infirma prezența apei și a altor molecule relevante pentru viața extraterestră, vor fi necesare observații suplimentare cu telescoape mai puternice. Se va apela probabil Telescopul Spațial James Webb, care a demonstrat deja că poate analiza atmosferele exoplanetelor cu precizie remarcabilă. Rezultatele actuale vor trebui, de asemenea, replicate în noi sezoane de observații.

Linia de coastă cosmică: LHS 1140b de o parte, LHS 1140c de cealaltă

În același sistem stelar există și o a doua planetă, LHS 1140c, mai mică și mai aproape de stea. Aceasta primește de aproximativ cinci ori mai multă radiație decât Pământul și, conform observațiilor, nu prezintă niciun semnal de heliu. Adică nu are, cel mai probabil, nicio atmosferă detectabilă.

Cercetătorii plasează cele două planete de o parte și de alta a ceea ce numesc „linia de coastă cosmică” . E o graniță teoretică care separă planetele stâncoase care reușesc să-și păstreze atmosfera de cele pe care radiațiile stelei le-a dezgolite complet. LHS 1140b e de partea norocoasă a liniei. LHS 1140c, nu.

Această simetrie a sistemului face din LHS 1140 un laborator natural extraordinar pentru înțelegerea condițiilor în care o planetă stâncoasă poate supraviețui cu o atmosferă intactă. Prin extensie, pentru a înțelege dacă viața extraterestră ar putea fi posibilă pe astfel de lumi.