ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の中間赤外線装置（MIRI）を用いて、元MPIA博士課程学生のSebastian Zieba（現在ハーバード＆スミソニアン）とMPIA所長Laura Kreidberg率いる国際チームが、岩石系太陽系外惑星LHS 3844 bの表面組成を調査した。通常の大気研究を超え、この研究は他の恒星を周回する惑星の地質学に踏み込む——なぜ私たちの太陽系だけが楽しめるのか？というわけで。成果は『Nature Astronomy』に掲載された。
LHS 3844 bは地球より約30%大きい岩石惑星で、冷たい赤色矮星を11時間未満で周回する。恒星に非常に近い軌道（恒星の直径のわずか約3倍上）を描き、潮汐固定されているため、一方の面は常に恒星に面し、もう一方は永遠の闇に沈む。昼側の平均温度は約1000ケルビン（約725°C）。この星系は比較的近い48.5光年（14.9パーセク）の距離にある。
「JWSTの驚くべき感度のおかげで、この遠くの岩石惑星の表面から直接来る光を検出できます」とKreidbergは語る。「暗く、熱く、不毛な岩が見えます。大気はまったくありません。」つまり、まさにバカンス先ではない。
その暗い外観は、巨大な月や水星に似ている可能性を示唆する。この結論は、惑星の熱い昼側から放射される赤外線の分析に基づく。科学者は惑星を直接撮像できず、代わりに軌道運動に伴う恒星と惑星の合成光の微妙な明るさの変化を測定する。
MIRIは5〜12マイクロメートルの赤外線放射を調べ、光をより小さな波長間隔に分割してスペクトル——光の分布を明らかにする一種の虹——を作成した。スピッツァー宇宙望遠鏡の以前のデータが分析を強化した。
チームは観測結果をコンピュータモデルや地球・月・火星の既知の岩石ライブラリと比較した。これらの比較は、LHS 3844 bが地球のような地殻（通常は花崗岩などのケイ酸塩鉱物に富む）を欠くことを示した。これは驚くべきことではない。地球は太陽系でそのような地殻を持つ唯一の惑星だからだ。地球上では、ケイ酸塩に富む地殻は長期的な地殻活動と水によって形成され、岩石の繰り返しの融解とリサイクルを伴う。
「LHS 3844 bがそのようなケイ酸塩地殻を欠くことから、地球のようなプレートテクトニクスはこの惑星には当てはまらないか、効果がないと結論づけられます」とZiebaは述べる。「この惑星はおそらく水をほとんど含んでいません。」
花崗岩の代わりに、データは玄武岩またはマントル様岩石でできた表面を示しており、地球や月に見られる火山物質に類似している。研究者らは、広大な固い玄武岩または火成岩の領域がデータに最もよく一致することを発見した。これらの岩石はマグネシウムと鉄に富み、かんらん石を含む可能性がある。砂利のような砕けた岩石片も合理的に適合するが、細かい粉末や塵だけでは一致しない——明るすぎるからだ。
大気による保護がないため、惑星は常に強烈な放射線と隕石衝突にさらされている。これらのプロセスは岩石を分解し、表面を変化させる。
「これらのプロセスは、硬い岩石をゆっくりとレゴリス（月で見られるような細かい粒子や粉末の層）に分解するだけでなく、鉄と炭素を加えることで層を暗くし、レゴリスの特性を観測とより一致させる」とZiebaは説明する。
データは2つの可能性を支持する。第一に、比較的新鮮な固い玄武岩が支配する景観で、広範囲にわたる火山活動のような最近の地質活動を示唆する。第二に、長期間の宇宙風化によって形成された暗い表面で、月や水星と同様の広大な暗化レゴリス層を持つ——惑星が長期間地質学的に不活性であることを示唆する。
これらの可能性は主に、惑星がまだ活動的かどうかで異なる。地球上では、火山活動は二酸化硫黄（SO2）などのガスを放出する。LHS 3844 bが現在活動的であれば、MIRIはこのガスを検出した可能性が高い。そのような信号は見つからなかった。