In een ontwikkeling die iedereen die ooit een sci-fi-film heeft gezien mild zal verrassen, hebben astronomen een atmosfeer gedetecteerd rond een rotsachtige, aardachtige planeet in de bewoonbare zone van een andere ster. De ontdekking, gepubliceerd op 16 juli in Science, levert het sterkste bewijs tot nu toe dat planeten met grofweg aardse temperaturen en rotsachtige samenstellingen buiten ons zonnestelsel kunnen bestaan - en, weet je, mogelijk leven kunnen ondersteunen.

"Een atmosfeer is essentieel voor een planeet om leven zoals wij dat kennen te ondersteunen," zei hoofdauteur Collin Cherubim, die onlangs zijn Ph.D. in Aard- en Planetaire Wetenschappen behaalde aan Harvard University. "Dit is de eerste keer dat iemand een atmosfeer heeft gevonden op een rotsachtige planeet in de bewoonbare zone van een andere ster."

De planeet in kwestie is LHS 1140 b, een rotsachtige exoplaneet op ongeveer 48 lichtjaar van de aarde. Hij draait om een rode dwergster binnen zijn bewoonbare zone - dat Goudlokje-gebied waar temperaturen vloeibaar water aan het oppervlak mogelijk maken. De detectie kwam door waarnemingen van helium dat uit de planeet ontsnapte, vastgelegd met de Warm Infrared Echelle (WINERED) Spectrograaf bij het Magellan Observatorium in Chili.

Wetenschappers hebben duizenden exoplaneten geïdentificeerd, waaronder verschillende rotsachtige werelden in bewoonbare zones, maar bevestigen of die planeten atmosferen hebben, is een van de meest irritante uitdagingen in exoplanetenonderzoek geweest. "Twintig jaar geleden vroegen we ons af of andere terrestrische planeten überhaupt bestonden," zei Robin Wordsworth, Gordon McKay Professor in Milieuwetenschappen en Techniek aan Harvard en een van Cherubims dissertatieadviseurs. "Toen leerden we dat ze veel voorkomen, en vonden we er enkele in de bewoonbare zone. De volgende vraag was of een van hen erin was geslaagd een atmosfeer te behouden. Nu weten we dat ten minste één dat heeft."

Cherubim en zijn collega's ontwikkelden een theoretisch model dat voorspelde dat de bovenste atmosfeer van LHS 1140 b grote hoeveelheden helium zou bevatten die langzaam de ruimte in ontsnappen. Ze testten die voorspelling tijdens een ongebruikelijke gebeurtenis waarbij LHS 1140 b en een andere planeet op dezelfde nacht voor hun ster langs trokken. De tweede planeet vertoonde geen teken van een atmosfeer. LHS 1140 b produceerde echter een duidelijk signaal van ontsnappend helium - bewijs dat hij nog steeds een atmosfeer heeft.

Cherubims medeadviseur David Charbonneau, hoofd van de Harvard-afdeling Astronomie, twijfelde aanvankelijk of het plan zou slagen. "Collin analyseerde de planeten die we kenden en voorspelde dat deze een heliumatmosfeer zou hebben," zei Charbonneau. "Toen regelde hij telescooptijd, kreeg de data, en de detectie was statistisch rotsvast."

De ontdekking suggereert dat astronomen de atmosferen van rotsachtige exoplaneten vanaf de grond kunnen bestuderen door te zoeken naar gassen die de ruimte in ontsnappen. Astronomen schatten dat de atmosfeer van LHS 1140 b meer dan drie miljard jaar heeft overleefd, wat het een bijzonder veelbelovend doelwit maakt voor verdere waarnemingen. Cherubim hoopt de volledige chemische samenstelling van de atmosfeer te identificeren en uiteindelijk te bepalen of de planeet oppervlakte-oceanen of andere bewoonbaarheidskenmerken heeft. Hij en zijn collega's zijn ook van plan het model te gebruiken om naar extra rotsachtige werelden met atmosferen te zoeken. "Dit is een modelvalidatie geweest, en hopelijk is het slechts de eerste van vele waarnemingen die nog komen," zei hij.