Атмосферы экзопланет
Как узнают состав атмосфер далёких планет по свету звезды, что уже нашли «Хаббл» и «Уэбб», как проверяют заявления о биосигнатурах и какие инструменты придут им на смену.
Атмосфера определяет, пригодна ли планета для жизни: от неё зависят климат, давление и наличие воды. Узнать состав воздуха планеты в десятках и сотнях световых лет можно по свету звезды, прошедшему сквозь атмосферу.
Как это измеряют
- Транзитная спектроскопия. Когда планета проходит по диску звезды («Как ищут экзопланеты»), часть света идёт через её атмосферу, и газы поглощают определённые длины волн («Свет и спектры»). Планета кажется чуть больше на длинах волн, где атмосфера непрозрачна.
- Излучение планеты. Когда планета заходит за звезду (вторичное затмение), измеряют, насколько уменьшилось общее излучение: так находят тепловое свечение дневной стороны.
- Прямые снимки. Редкие молодые гиганты можно снять отдельно и получить их спектр.
Первые результаты
Первый газ в атмосфере экзопланеты — натрий у HD 209458 b — обнаружили с помощью «Хаббла» в начале 2000-х годов. Дальше нашли водяной пар, углекислый газ, метан и облака у горячих юпитеров. С 2022 года основной инструмент — «Уэбб»: - WASP-39 b — «горячий сатурн». В 2022 году «Уэбб» впервые однозначно обнаружил в атмосфере экзопланеты углекислый газ, а потом — диоксид серы, образующийся под действием света звезды. - 55 Cancri e — планета, на которой, как предполагают, океан лавы. Данные «Уэбба» (2024) указывают на возможную плотную атмосферу, вероятно из углекислого и угарного газа. - TRAPPIST-1 b и c — у этих внутренних планет признаков плотной атмосферы пока не нашли («TRAPPIST-1»).
Биосигнатуры и споры
Биосигнатура — газ или сочетание газов, которое указывает на жизнь, например кислород вместе с метаном. Но любой такой признак нужно проверять на ложные срабатывания: небиологические процессы тоже могут давать эти вещества («Астробиология»). Яркий пример — планета K2-18 b. В 2023 году «Уэбб» обнаружил в её атмосфере метан и углекислый газ; в 2025 году одна группа сообщила о возможных следах диметилсульфида — молекулы, которую на Земле производит жизнь. Но другие группы после повторного анализа не нашли убедительного подтверждения, и статус этого сигнала остаётся спорным. История похожа на фосфин на Венере: необычному заявлению нужно независимое подтверждение.
Что дальше
- ESA Ariel — телескоп, созданный для измерения атмосфер сотен планет; запуск планируется в 2031 году.
- Наземные телескопы следующего поколения («Сверхбольшие телескопы») попробуют искать кислород у ближайших планет в обитаемой зоне.
- Habitable Worlds Observatory — концепция NASA космического телескопа для прямого поиска землеподобных планет; сроки — не ранее 2040-х годов.