Planety czerwonych karłów są niezwykle ciekawe z wielu powodów. Pragmatyczny jest taki, że stosunkowo łatwo je wykryć. Są relatywnie duże w stosunku do tych niewielkich gwiazd. Czerwone karły są też mniej masywne więc planety wyraźniej oddziałują na nie grawitacyjnie, to też ułatwia wykrycie i oszacowanie ich masy. Czerwonych karłów jest też po prostu bardzo dużo. Stanowią około trzech czwartych gwiazd w Drodze Mlecznej. Zatem większość planet, które odkryjemy będzie krążyć właśnie wokół nich.
Dlatego środowisko astronomiczne szeroko dyskutuje jakie są szanse na to, by choćby niektóre z tych planet mogły mieć warunki sprzyjające życiu. Jest całkiem sporo argumentów przeciw. Czerwone karły są znacznie, znacznie chłodniejsze, więc by mieć szanse na warunki sprzyjające życiu jakie znamy, planety takie muszą krążyć bardzo takich gwiazd. Znacznie bliżej niż Merkury okrąża Słońce. To sprawia, że są obracają się synchronicznie (zawsze są zwrócone tą samą stroną do gwiazdy). Ogranicza to szanse na silne pole magnetyczne. To sprawi też, że klimat będzie działać zgoła inaczej.
Czerwone karły są mniejsze i chłodniejsze, ale słyną z rozbłysków słonecznych, które mogą skutecznie ogołocić pobliskie planety z atmosfery i wysterylizować powierzchnie. Szczególnie, jeśli planeta nie posiada pola magnetycznego. Dlatego w środowisku astronomicznym nie brakuje dyskusji o tym, czy w ogóle są szanse, by planety te, nawet jeśli mają odpowiednią masę i znajdują się w odległości od gwiazdy, która teoretycznie umożliwia istnienie ciekłej wody, mogły być kolebkami życia.
Przy naszej obecnej technologii samo wykrycie egzoplanet jest bardzo trudne. To, że znaleziono ich ponad sześć tysięcy to zasługa tego, że planet w kosmosie jest więcej niż ziaren piasku na plażach Ziemi (oraz oczywiście geniuszu inżynierów i astronomów, którzy wymyślili metody i stworzyli narzędzia do ich poszukiwania). Dlatego nie powinno nikogo dziwić, że badanie ich atmosfer jest tym trudniejsze. Ale i na tym polu mamy pewne sukcesy, szczególnie jeśli idzie o wielkie, gazowe olbrzymy.
Ale w przypadku planet typu ziemskiego póki co nie ma zbytnich sukcesów. A przynajmniej nie było. Wręcz przeciwnie. Szczegółowe obserwacje niesamowitego systemu TRAPPIST-1 na ten moment oferują zimny prysznic. Kolejne planety tego układu wydają się być pozbawione atmosfer. I tu na scenę wkracza LHS 1140b. To planeta, która krąży wokół swojego czerwonego karła dziesięć razy bliżej niż Ziemia względem Słońca. W przypadku gwiazdy LHS 1140 oznacza to, że jest w zewnętrznym obszarze ekosfery. Planeta ta jest o 70% większa, oraz pięciokrotnie masywniejsza od Ziemi i… ma atmosferę.
Po raz pierwszy odkryliśmy atmosferę na skalistej planecie w ekosferze. To przełom. Oczekiwany, dla wielu nie zaskakujący, ale wciąż przełom. Jak zwykle w przypadku przełomów w egzoplanetach - nie pakujcie jeszcze walizek. I nawet nie chodzi o niemal pięćdziesiąt lat świetlnych dystansu. Raczej chodzi o to, że póki co wiemy jedynie, że atmosfera LHS 1140b składa się z helu. Na ten moment badania nawet nie są w stanie określić jak gęsta jest ta atmosfera, ale przesłanki sugerują, że może być dość gęsta. Autor badania poproszony o spekulacje mówi, że można się tam spodziewać również tlenku i dwutlenku węgla, może związków siarki oraz wody. Na ten moment nie można tego jednak potwierdzić.
Dlaczego LHS 1140b ma atmosferę? Po pierwsze wygląda na to, że na przekór swoim odpowiednikom, ten czerwony karzeł jest wyjątkowo spokojny. A skoro o tym mowa, to wśród żółtych gwiazd Słońce też jest relatywnie spokojną gwiazdą. Po drugie, po prostu duża masa sprawia, że planeta może utrzymać hel przy powierzchni. Warto dodać, że wygląda na to, iż utraciła wodór, czyli jest nie dość masywna by utrzymać ten najlżejszy pierwiastek, ale wystarczająco by utrzymać ten drugi. A że wśród innych powszechnych pierwiastków jest węgiel i tlen, stąd podejrzenie, że planeta może mieć, między innymi, dużo wody.
Co jeszcze możemy powiedzieć o tej planecie? Skoro jest tam hel, to może to jest taki mały Uran albo Neptun? Nie. Raczej nie. Według Collina Cherubima, autora badania, nie ma zbytnio szans, żeby przy takiej masie i rozmiarze planeta mogła nie być skalista. Owszem, nie wykluczone, że jest to świat oceaniczny, ale i tak mówimy o skalnej sferze oblanej wodą. Wówczas i tak byłaby tam woda jest w kontakcie ze skałami, co może skutkować ciekawą chemią. Bogata w hel atmosfera to prawdopodobnie pozostałość tak zwanej pierwotnej atmosfery - gazów z pierwotnego obłoku, które “zasiedziały” się na planecie w czasie formacji układu. Modele mówią, że ta atmosfera często jest tracona i może zostać zastąpiona nową w wyniku uderzeń komet, czy aktywności geologicznej. Tu mimo pięciu miliardów lat hel się utrzymał.
Jeszcze jednym aspektem, który wspomina się w przypadku czerwonych karłów jest promieniowanie rentgenowskie, bardziej intensywne niż w przypadku Słońca. I tak LHS 1140b otrzymuje 3-8 krotnie więcej promieniowania tego typu niż Ziemia. Ale, jeśli wierzyć autorowi badania nie jest to coś przed czym nie ochroniłaby przyzwoita atmosfera. Wspominałem, że planeta jest w zewnętrznym regionie ekosfery. Jej temperatura równowagi (temperatura, gdyby w ogóle nie miała atmosfery) to −43°C. Dla Ziemi jest to −18°C. Gdyby atmosfera LHS 1140b była analogiczna do ziemskiej panowałoby tam chłodne −9°C. Dwukrotnie mocniejszy efekt cieplarniany ogrzałby ją do aż 23°C, (średnia temperatura Ziemi to 15°C). Nawiasem mówiąc chłodniejsza planeta lepiej utrzymuje atmosferę.
Mniejszy i lżejszy kompan, LHC 1140c orbituje 50x bliżej gwiazdy niż Ziemia nie ma śladów atmosfery. Możliwe, że większy glob jest bliżej granicznych parametrów. Tak czy inaczej nie ma już wątpliwości - skalne światy okrążające czerwone karły mogą mieć atmosfery. Trudno oczekiwać by już ten pierwszy był bliźniakiem Ziemi. Na takie przyjdzie jeszcze czas.
Źródło:
Helium escaping from the atmosphere of a nearby rocky exoplanet orbiting in a habitable zone
