Poszukiwania potencjalnie nadających się do zamieszkania skalistych planet w naszej galaktyce są marzeniem astronomów od dziesięcioleci. Choć odkryto już ponad 5900 egzoplanet w ponad 4400 systemach, zaledwie około 217 z nich potwierdzono jako skaliste, czyli przypominające Ziemię. Badanie atmosfer takich planet jest trudne, ponieważ są one stosunkowo małe i krążą blisko swoich gwiazd.
Dzięki teleskopowi Jamesa Webba (JWST) astronomowie przeszli od samego odkrywania egzoplanet do ich dokładnej charakterystyki. Mimo to, jak dotąd nie potwierdzono jednoznacznie obecności atmosfer wokół skalistych planet, a zebrane dane są jeszcze niepewne. Grupa naukowców z Max Planck Institute for Astronomy i Johns Hopkins University zaproponowała nowe podejście zwane „pięciopoziomowym wyzwaniem” (five-scale height challenge), mające pomóc w precyzyjnej analizie atmosfer.
JWST dostarczył najdokładniejszych jak dotąd widm transmisyjnych skalistych planet i wykrył emisję ciepła z około połowy z nich, w tym z tych o temperaturze nawet około 100 stopni Celsjusza, znacznie chłodniejszych niż wcześniej badane (nawet do 800°C).
Najnowsze obserwacje pozwoliły także rozwinąć modele teoretyczne opisujące właściwości atmosfer planet orbitujących wokół gwiazd typu M – czerwonych karłów, które stanowią aż 80% gwiazd Drogi Mlecznej. Atmosfery takich planet kształtują różne procesy, od dostarczania lotnych substancji przez komety, przez utratę atmosfery, aż po procesy biologiczne. Utrata atmosfery jest szczególnie istotna, ponieważ nie wiadomo, które skaliste planety faktycznie ją zachowały.
Na podstawie obserwacji JWST powstała koncepcja „kosmicznej linii brzegowej” (cosmic shoreline), według której planety o większej masie i mniejszym napromieniowaniu mają większe szanse na zachowanie atmosfery. Wciąż jednak nie wiadomo, jak ten efekt zależy od rodzaju gwiazdy czy jej historii aktywności, zwłaszcza że gwiazdy typu M emitują silne promieniowanie UV i wykazują intensywną aktywność rozbłyskową.
Aby lepiej określić, które planety mają atmosfery, naukowcy rekomendują dalsze obserwacje i ulepszenia modeli. „Pięciopoziomowe wyzwanie” oznacza osiągnięcie precyzji, która pozwoli wykryć cechy typowe dla ziemskiej atmosfery, takie jak dwutlenek węgla rozciągający się na około pięć wysokości skali atmosfery.
JWST dzięki swojej dużej aperturze i zaawansowanym instrumentom jest na granicy możliwości wykrywania sygnałów świadczących o obecności takich gazów jak woda, metan, amoniak czy tlenek węgla w atmosferach skalistych planet. W przyszłości, podczas tranzytów i zaćmień planet, naukowcy będą mogli zebrać jeszcze więcej danych na temat tych odległych światów.
Chociaż JWST nie jest w stanie badać atmosfer planet podobnych do Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca, kolejne generacje teleskopów, jak planowany Habitable Worlds Observatory, pozwolą na takie badania poprzez bezpośrednie obrazowanie.
Dotychczasowe osiągnięcia Webba to ważny krok do przodu w poznaniu, które skaliste planety mogą posiadać atmosfery, co jest niezbędnym etapem przed poszukiwaniem na nich śladów życia.
Źródło: Universe Today
