Detecten senyals d’atmosfera i oceà de gel o aigua en un món a 48 anys llum

Dades del telescopi espacial Webb -combinats amb altres d’anteriors dels seus homòlegs Spitzer, Hubble i TESS- han revelat un prometedor món de gel o aigua similar a una superterra.

Les troballes, dirigides per la Universitat de Montreal, mostren que l’exoplaneta de la zona habitable, LHS 1140 b, no és probablement un mini-Neptú, un petit gegant gasós (planetes grans compostos principalment de gas) amb una atmosfera espessa rica en hidrogen. El planeta, ubicat a uns 48 anys llum de distància en la constel·lació de Cetus, sorgeix com un dels candidats a exoplaneta de la zona habitable més prometedors que es coneixen, ja que podria allotjar una atmosfera i fins i tot un oceà d’aigua líquida.

Un article sobre els descobriments ha estat acceptat per a la seua publicació en The Astrophysical Journal Letters i està disponible al servidor de preimpressió de arXiv.

"Aquesta és la primera vegada que hem vist un indici d’una atmosfera en un exoplaneta rocós o ric en gel de la zona habitable. Detectar atmosferes en mons petits i rocosos és un objectiu important per al JWST, però aquests senyals són molt més difícils de veure que en el cas de les atmosferes de planetes gegants", va dir en un comunicat Ryan MacDonald, membre de la NASA Sagan en el Departament d’Astronomia de la Universitat de Montreal, que va ser clau en l’anàlisi de l’atmosfera de LHS 1140 b.

"LHS 1140 b és un dels millors exoplanetes petits a la zona habitable capaç de suportar una atmosfera espessa, i és possible que hàgim trobat evidència d’aire en aquest món".

"Rínxols d’or"

LHS 1140 b, un exoplaneta que orbita una estrella nana roja de baixa massa d’aproximadament una cinquena part de la mida del Sol, ha captivat els científics a causa que és un dels exoplanetes més propers al sistema solar que es troba dins de la zona habitable de la seua estrella. Els exoplanetes trobats en aquesta "Zona Rínxols d’or" tenen temperatures que permetrien l’existència d’aigua líquida en forma, un element crucial per a la vida tal com la coneixem a la Terra.

Una de les preguntes crítiques sobre LHS 1140 b era si es tracta d’un exoplaneta tipus mini-Neptú o una superterra, un planeta rocós o ric en aigua més gran que la Terra.

"De tots els exoplanetes temperats coneguts actualment, LHS 1140 b bé podria ser la nostra millor aposta per a algun dia confirmar indirectament l’existència d’aigua líquida en la superfície d’un món alienígena més enllà del nostre sistema solar", va dir Charles Cadieux, autor principal de l’article científic i estudiant de doctorat en la Universitat de Montreal. "Aquesta seria una fita important en la recerca d’exoplanetes potencialment habitables".

L’anàlisi de les observacions de l’equip va excloure rotundament l’escenari mini-Neptú, amb evidència que suggereix que l’exoplaneta LHS 1140 b és una superterra que fins i tot pot tenir una atmosfera rica en nitrogen com la de la Terra. Tanmateix, l’equip adverteix que seran necessàries observacions addicionals amb el JWST per confirmar la presència de nitrogen gasós.

Les estimacions basades en totes les dades acumulades revelen que LHS 1140 b és menys dens de l’esperat per a un planeta rocós amb una composició similar a la de la Terra, que suggereix que entre el 10 i el 20 % de la seua massa pot estar composta d’aigua. Aquest descobriment indica que LHS 1140 b és un candidat convincent a món aquàtic, probablement semblança a un planeta amb forma de bola de neu o de gel amb un oceà líquid potencial en el punt subestel·lar, o l’àrea de la superfície del planeta que sempre estaria de cara a l’estrella amfitriona del sistema a causa de la rotació sincrònica del planeta (molt similar a la lluna de la Terra).

MacDonald va realitzar l’anàlisi de recuperació atmosfèrica que suggereix que LHS 1140 b té una atmosfera rica en nitrogen, potencialment similar a l’atmosfera de la Terra, que és 78 % nitrogen. Tot i que encara és un resultat provisional, la presència d’una atmosfera rica en nitrogen suggeriria que el planeta ha conservat una atmosfera substancial, creant condicions que podrien sustentar aigua líquida.

Aquest descobriment afavoreix l’escenari de món aquàtic/bola de neu com el més plausible. Els models actuals indiquen que si LHS 1140 b té una atmosfera similar a la de la Terra, seria un planeta bola de neu amb un oceà en forma d’ull de bou d’uns 4.000 quilòmetres de diàmetre, equivalent a la meitat de la superfície de l’oceà Atlàntic. La temperatura de la superfície en el centre d’aquest oceà alienígena podria fins i tot ser d’uns còmodes 20 graus Celsius.

L’atmosfera potencial de LHS 1140 b i les condicions favorables per a l’aigua líquida el converteixen en un candidat excepcional per a futurs estudis d’habitabilitat. Aquest planeta ofereix una oportunitat única per estudiar un món que podria sustentar la vida, atesa la seua posició a la zona habitable i la probabilitat de tenir una atmosfera que pugui retenir la calor i sustentar un clima estable.

"Aquest és el nostre primer cop d’ull temptador d’una atmosfera en una súper Terra a la zona habitable. En comparació amb altres exoplanetes de la zona habitable coneguts, com els del sistema TRAPPIST-1, l’estrella LHS 1140 sembla ser més tranquil·la i menys activa, la qual cosa fa que sigui significativament menys difícil desentranyar l’atmosfera de LHS 1140 b dels senyals estel·lars causats per taques estel·lars", va dir MacDonald.

"El nostre reconeixement inicial de LHS 1140 b amb Webb ha revelat que aquest és potser el millor exoplaneta de la zona habitable conegut actualment per a la caracterització atmosfèrica. Si bé necessitem més observacions del Webb per confirmar l’atmosfera rica en nitrogen i buscar altres gasos, aquest és un començament molt prometedor".