Αστρονόμοι κατάφεραν για πρώτη φορά να αναλύσουν άμεσα την επιφάνεια ενός πλανήτη πέρα από το ηλιακό μας σύστημα με τη βοήθεια του πανίσχυρου διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.
Ο εξωπλανήτης που μελετήθηκε, ο LHS 3844 b, ανήκει στην κατηγορία της «υπεργαίας» στην οποία ανήκουν πλανήτες με μάζα μεγαλύτερη από αυτή της Γης αλλά μικρότερη από τους γίγαντες αερίου του ηλιακού μας συστήματος.
Ο LHS 3844 b είναι περίπου 30% μεγαλύτερος από τη Γη και βρίσκεται σχεδόν 50 έτη φωτός μακριά από τον πλανήτη μας. Σε αντίθεση με τις περισσότερες μελέτες εξωπλανητών που επικεντρώνονται στις ατμόσφαιρες τους οι αστρονόμοι ανέλυσαν τη θερμότητα που εκπέμπεται απευθείας από την επιφάνεια του πλανήτη.
Τα ευρήματα αποκαλύπτουν έναν σκοτεινό κόσμο χωρίς ατμόσφαιρα που πιθανόν μοιάζει με τον Ερμή. Οι επιστήμονες αναφέρουν ότι αυτού του είδους η άμεση ερμηνεία της γεωλογίας ενός μακρινού πλανήτη αποτελεί το επόμενο βήμα στην κατανόηση της φύσης τους.
Η Λάουρα Κράιντμπεργκ από το Ινστιτούτο Αστρονομίας Μαξ Πλανκ επικεφαλής των παρατηρήσεων του LHS 3844 b δήλωσε ότι χάρη στην εξαιρετική ευαισθησία του James Webb μπορούν πλέον να ανιχνεύουν φως που προέρχεται απευθείας από την επιφάνεια ενός τόσο μακρινού βραχώδους πλανήτη. Όπως είπε πρόκειται για έναν σκοτεινό, καυτό και έρημο βράχο χωρίς ατμόσφαιρα.
Ο LHS 3844 b ανακαλύφθηκε το 2019 και περιστρέφεται γύρω από έναν ψυχρό ερυθρό νάνο αστέρα μέσα σε μόλις 11 ώρες. Ο πλανήτης είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος κάτι που σημαίνει ότι η μία πλευρά του κοιτά συνεχώς προς το άστρο ενώ η άλλη παραμένει μόνιμα στο σκοτάδι. Η φωτεινή πλευρά φτάνει θερμοκρασίες περίπου 725 βαθμών Κελσίου.
Το 2023 και το 2024 η ερευνητική ομάδα παρατήρησε τρεις δευτερεύουσες εκλείψεις όταν ο πλανήτης πέρασε πίσω από το άστρο του. Χρησιμοποιώντας το όργανο υπερύθρων MIRI του James Webb οι ερευνητές μέτρησαν την υπέρυθρη ακτινοβολία από την εξαιρετικά θερμή πλευρά του πλανήτη και έτσι μελέτησαν την επιφάνειά του.
Τα ευρήματα
Συγκρίνοντας τα δεδομένα με γνωστά πετρώματα και ορυκτά από τη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη οι ερευνητές απέκλεισαν το ενδεχόμενο ο πλανήτης να διαθέτει φλοιό παρόμοιο με της Γης πλούσιο σε πυρίτιο και γρανίτη. Τέτοιοι φλοιοί συνήθως σχηματίζονται μέσω γεωλογικών διεργασιών που σχετίζονται με το νερό και την τεκτονική δραστηριότητα.
Αντίθετα τα στοιχεία δείχνουν ότι η επιφάνεια του πλανήτη κυριαρχείται από βασάλτη, ένα σκούρο ηφαιστειακό πέτρωμα πλούσιο σε σίδηρο και μαγνήσιο, παρόμοιο με αυτό που συναντάται στη Σελήνη και στον Ερμή. Σύμφωνα με τον επικεφαλής συγγραφέα της μελέτης Σεμπάστιαν Ζίμπα από το Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ Σμιθσόνιαν ο πλανήτης πιθανότατα περιέχει ελάχιστο νερό.
Μία πιθανή εξήγηση είναι ότι η επιφάνεια του LHS 3844 b είναι σχετικά νεαρή και έχει διαμορφωθεί από πρόσφατη ηφαιστειακή δραστηριότητα με φρέσκια λάβα που δεν έχει ακόμη διαβρωθεί από μικρομετεωρίτες. Ωστόσο τέτοια δραστηριότητα συνήθως απελευθερώνει αέρια όπως διοξείδιο του άνθρακα ή διοξείδιο του θείου τα οποία δεν εντοπίστηκαν από το MIRI.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ο πλανήτης να καλύπτεται από ένα παχύ στρώμα σκοτεινού και λεπτόκοκκου υλικού που σχηματίστηκε έπειτα από μακροχρόνια έκθεση σε ακτινοβολία και προσκρούσεις μετεωριτών όπως συμβαίνει στη Σελήνη και στον Ερμή. Χωρίς ατμόσφαιρα η επιφάνεια θα ήταν ιδιαίτερα ευάλωτη στη λεγόμενη διαστημική διάβρωση μια διαδικασία που σταδιακά καταστρέφει και σκουραίνει τα πετρώματα.
Οι επιστήμονες σχεδιάζουν νέες παρατηρήσεις με το James Webb για να καθορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις ιδιότητες της επιφάνειας του πλανήτη και να διαπιστώσουν αν αποτελείται από συμπαγή βράχο ή από χαλαρό διαβρωμένο υλικό.
