С помощью наблюдений космического телескопа им. Джеймса Уэбба учёным удалось впервые проанализировать напрямую поверхность далёкой экзопланеты. Работа международной команды была опубликована в журнале Nature Astronomy.
В объектив обсерватории попала экзопланета LHS 3844 b – каменистая «суперземля», находящаяся примерно в 48 световых годах от Земли в созвездии Индейца. Обнаруженная в 2018 году телескопом TESS, она вращается вокруг красного карлика LHS 3844, с которым приливно связана. Это значит, что период её вращения вокруг своей оси и вокруг звезды равен – и составляет 11 часов. Кроме того, экзопланета всегда обращена к светилу одной стороной. Температура на освещенной достигает примерно 725°C. Это делает её поверхность непригодной для существования любых известных форм жизни.
Данные были получены в 2023–2024 годах с помощью инфракрасного инструмента MIRI, который анализирует тепловое излучение экзопланеты. Учёные наблюдали три вторичных затмения, когда LHS 3844 b находилась за материнской звездой. Исследования инфракрасного спектра дневной стороны позволили непосредственно охарактеризовать физические свойства её поверхности – впервые для экзопланет такого типа.
Команда сравнивала тепловое излучение от далёкого мира со спектральными характеристиками известных пород Земли, Луны и Марса. Результаты указывают на то, что поверхность LHS 3844 b сформирована из преимущественно вулканических пород и не имеет гранитной коры, характерной для нашей планеты. Такой состав может свидетельствовать об отсутствии воды и геологических процессов, подобных тектонике плит.
Учёные предложили два варианта формирования поверхности экзопланеты, и оба согласуются с данными. Первый предполагает тёмную твёрдую оболочку, состоящую преимущественно из базальтовых вулканических пород, которые ещё не подверглись воздействию внешних факторов. Однако при отсутствии атмосферы космическое выветривание быстро изменило бы эти свойства. Поэтому можно предположить, что поверхность LHS 3844 b – относительно молодая и, соответственно, сформирована недавней вулканической активностью.
Второй сценарий учитывает выветривание, в результате которого образуются обширные участки, покрытые тёмным слоем реголита – мелкого порошка, подобного тому, что присутствует на Луне. Однако этот вариант противоречит условиям первого, поскольку основан на длительном геологическом застое. Такое несоответствие может разрешить тот факт, что во время вулканической активности из-под поверхности планеты происходит выделение газов, таких как углекислый или сернистый. И если бы они присутствовали, MIRI бы их зафиксировал – однако инструмент ничего не обнаружил, что склоняет команду к второму сценарию.
Это исследование открывает новый этап в наблюдениях за далёкими мирами: теперь астрономы могут изучать не только их атмосферы, но и геологию. Следующим шагом команды станет проверка сформулированной гипотезы. Исследователи уже получили дополнительные данные «Уэбба», которые позволят им более подробно проанализировать поверхность экзопланеты и её светоотражающие свойства.