W wydarzeniu, które lekko zaskoczy każdego, kto oglądał film science fiction, astronomowie wykryli atmosferę wokół skalistej, podobnej do Ziemi planety w strefie zamieszkiwalnej innej gwiazdy. Odkrycie, opublikowane 16 lipca w Science, dostarcza najsilniejszych jak dotąd dowodów na to, że planety o ogólnie ziemskich temperaturach i skalistym składzie mogą istnieć poza naszym Układem Słonecznym - i, wiecie, potencjalnie podtrzymywać życie.

„Atmosfera jest niezbędna, aby planeta mogła podtrzymywać życie, jakie znamy” – powiedział główny autor Collin Cherubim, który niedawno uzyskał doktorat z nauk o Ziemi i planetach na Uniwersytecie Harvarda. „To pierwszy raz, kiedy ktoś znalazł atmosferę na skalistej planecie w strefie zamieszkiwalnej innej gwiazdy”.

Planetą, o której mowa, jest LHS 1140 b, skalista egzoplaneta oddalona o około 48 lat świetlnych od Ziemi. Krąży wokół czerwonego karła w jego strefie zamieszkiwalnej – tym regionie Złotowłosej, gdzie temperatury mogą pozwolić na utrzymanie się ciekłej wody na powierzchni. Wykrycia dokonano poprzez obserwacje helu uciekającego z planety, zarejestrowane za pomocą spektrografu Warm Infrared Echelle (WINERED) w Obserwatorium Magellana w Chile.

Naukowcy zidentyfikowali tysiące egzoplanet, w tym kilka skalistych światów w strefach zamieszkiwalnych, ale potwierdzenie, czy te planety mają atmosfery, było jednym z najbardziej irytujących wyzwań w badaniach egzoplanet. „Dwadzieścia lat temu zastanawialiśmy się, czy inne planety typu ziemskiego w ogóle istnieją” – powiedział Robin Wordsworth, profesor nauk o środowisku i inżynierii im. Gordona McKaya na Harvardzie i jeden z promotorów rozprawy Cherubima. „Potem dowiedzieliśmy się, że są powszechne i znaleźliśmy kilka w strefie zamieszkiwalnej. Kolejne pytanie brzmiało, czy którakolwiek z nich zdołała utrzymać atmosferę. Teraz wiemy, że przynajmniej jedna tak”.

Cherubim i jego współpracownicy opracowali model teoretyczny przewidujący, że górna atmosfera LHS 1140 b będzie zawierać duże ilości helu powoli uciekającego w przestrzeń kosmiczną. Przetestowali tę prognozę podczas niezwykłego zdarzenia, gdy LHS 1140 b i inna planeta przecinały tarczę swojej gwiazdy tej samej nocy. Druga planeta nie wykazała oznak atmosfery. LHS 1140 b natomiast dała wyraźny sygnał uciekającego helu – dowód na to, że wciąż zachowuje atmosferę.

Drugi promotor Cherubima, David Charbonneau, kierownik Wydziału Astronomii na Harvardzie, początkowo wątpił, czy plan się powiedzie. „Collin przeanalizował znane nam planety i przewidział, że ta będzie miała atmosferę helową” – powiedział Charbonneau. „Następnie zorganizował czas teleskopu, zdobył dane, a detekcja była statystycznie niezwykle solidna”.

Odkrycie sugeruje, że astronomowie mogą być w stanie badać atmosfery skalistych egzoplanet z Ziemi, szukając gazów uciekających w przestrzeń kosmiczną. Astronomowie szacują, że atmosfera LHS 1140 b przetrwała ponad trzy miliardy lat, co czyni ją szczególnie obiecującym celem do dalszych obserwacji. Cherubim ma nadzieję zidentyfikować pełny skład chemiczny atmosfery i ostatecznie ustalić, czy planeta ma oceany powierzchniowe lub inne cechy zamieszkiwalności. On i jego współpracownicy planują również wykorzystać model do poszukiwania dodatkowych skalistych światów z atmosferami. „To była walidacja modelu i miejmy nadzieję, że to dopiero pierwsza z wielu obserwacji, które nadejdą” – powiedział.