Szuperföldnek nevezzük azokat a kőzet exobolygókat, amelyek valamivel nagyobbak a Földnél. Nevével ellentétben azonban a planéta távolról sem hasonlít bolygónkra: kopár és élettelen, és a bazalthoz hasonló lehűlt vulkanikus kőzet borítja.
A szóban forgó világ, az LHS 3844b jelű exobolygó 30%-kal nagyobb a Földnél, és vörös törpecsillagát 11 óránként kerüli meg. A csillagászok már 2019-ben kizárták a Spitzer-űrtávcső segítségével egy sűrű légkör lehetőségét a bolygó körül.
Ez azt jelenti, hogy amikor a James Webb-űrtávcsővel figyeljük meg a planéta fényét, akkor közvetlenül a felszínt látjuk, nem egy sűrű légkört. A kutatók nem találtak olyan gázokat, például kén-dioxidot, amelyek közelmúltbeli geológiai, vulkanikus aktivitásra utalnának. Még egy vékony, a Marséhoz hasonló légkör jelenlétét is ki tudták zárni.
A Webb-űrtávcső új adatainak köszönhetően kiderült, hogy az égitest felszíne épp olyan sötét és kopár, mint a Holdé, amelynek ősi kőzeteit valószínűleg évmilliárdok óta ostromolják az űridőjárás viszontagságai. A Nature Astronomy folyóiratban közzétett eredmények az exobolygó-földrajz első mérföldkövei közé tartoznak.
„Ez egy csodálatos mérés, amely a James Webb-űrtávcső rendkívüli pontosságát használja fel egy kőzet exobolygó felszíni termikus sugárzásának mérésére.” – mondja Zach Berta-Thompson (University of Colorado-Boulder), aki nem vett részt a kutatásban. Az eredmények új perspektívát nyújtanak a csillagászoknak a Naprendszeren kívüli kőzetbolygók környezetének megértéséhez.
Egy távoli felszín megfigyelése
Az LHS 3844 b kötött keringésű, vagyis mindig ugyanaz az oldala néz a csillaga felé. Mivel nincs légköre, a nappali oldala állandóan 1000 Kelvin fokon izzik, míg az éjszakai oldal hőmérséklete alig haladja meg az abszolút nulla fokot – ennél hidegebb nem is lehetne.
Az LHS 3844 b körülbelül 48 fényévre van a Földtől. A csillagászok úgy tudták megfigyelni, hogy egy apró fényességcsökkenést elemeztek, ami akkor következik be, amikor egy bolygó a látóirányunkból nézve elhalad a csillaga mögött. Megfigyelve a bolygófedés jelensége alatt kibocsátott fényt, majd összehasonlítva a csillag és a bolygó közös fényével a kutatók el tudják különíteni a bolygó nappali oldaláról érkező sugárzást.
A csillagászok több különböző hullámhosszon is megfigyelték az exobolygó nappali oldalának termikus emisszióját három fedés során. A vizsgálatokhoz a James Webb-űrtávcső közepes infravörös műszerének alacsony felbontású spektrométerét, valamint a bolygó felszínéről a Spitzer-űrtávcsővel rögzített adatokat használták fel.
Az adatokat különböző kőzetfelszínekkel összehasonlítva meghatározták, hogy mi alkotja az exobolygó felszínét. „A világ több laboratóriumába látogattunk el, hogy különböző mintákhoz jussunk.” – mondja a kutatás eredményeit ismertető tanulmány vezető szerzője, Sebastian Zieba (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian), „Egyszerűen megmértük, hogyan verik vissza és hogyan bocsátják ki a sugárzást.”
Amikor a kutatók összehasonlították az adatokat a kőzeteken mért spektrumok adatbázisával, felfedezték, hogy az exobolygó felszíne sötét, szinte semmilyen fényt nem ver vissza. Emellett nagyon kevés szilikátot tartalmaz, pedig éppen ezek az ásványi anyagok alkotják a Föld kérgének legnagyobb részét.
Az LHS 3844 b felszíne ehelyett inkább bazaltból vagy magmás köpenykőzetből áll – ezek ősi vulkánokból származhatnak. Úgy tűnik továbbá, hogy nagyon gazdag olivinben, abban a sötétzöld ásványban, amely a Föld felsőköpenyében található, és az alacsony szilikát-tartalmú kőzetek alkotóeleme.
A Földön az óceánok fenekén és vulkanikus szigeteken, például Izlandon és Hawaiin találunk bazaltot. A Naprendszerben a Hold-tengerekben, a Vénuszon, a Marson és a Merkúron is fellelhető.
A kutatás eredményei szerint az LHS 3844 b távolról sem hasonlít a Földre, amelynek kontinentális kérgét főként gránit alkotja. Ez a kőzet olyan geológiai folyamatok során keletkezik, amelyekre a lemeztektonika és a víz jelenléte is hatással van – mondta el Zieba. A víz csökkentheti a kőzet olvadáspontját és viszkozitását, így játszik szerepet a gránit kialakulásában. „A Föld abból a szempontból egyedülálló, hogy rendelkezik gránittal.” – tette hozzá.
Az exogeológia kezdetei
Mivel nincs légköre, az LHS 3844 b felszínét mikrometeoritok becsapódásai tarkítják: ezek üstökösökből és kisbolygókból származó apró szemcsék. Ezen felül a napszél részecskéi is elérik. Az űridőjárásnak köszönhetően nanométeres vasrészecskék rakódnak le rajta, amelyek kevesebb fényt vernek vissza, így sötétítik a felszínt, és porrá zúzzák a kőzetet.
A kutatók azonban az adatok alapján nem tudták megállapítani, hogy a bolygó felszíne szilárd kőzetből áll-e, vagy az űrbéli erózió hatására elsötétült finom porból. Ahhoz azonban, hogy folyamatosan új, szilárd kőzetfelszín keletkezzen, a planétán zajló aktív vulkáni tevékenységre lenne szükség, ami nem áll fenn. A felszín ehelyett valószínűleg porrá erodálódott, hasonlóan a Hold vagy a Merkúr poros felszínéhez.
Azóta már kilenc további exobolygó-fedést figyeltek meg a James Webb-űrtávcső segítségével. Emellett a bolygó teljes pályája mentén mérték a róla érkező fényt is, ami segíteni fog annak megállapításában, hogy a felszín szilárd vagy poros.
„Abban a nagy, hosszú távú törekvésben, hogy megértsük, hol létezhet még élet a Tejútban, valószínűleg elengedhetetlen az olyan exobolygók megtalálása, amelyek képesek légkört fenntartani.” – mondja Berta-Thompson. Ez a kopár exobolygó azonban más perspektívát kínál. „Bár furcsának tűnhet, ha örülünk annak, hogy valami nincs ott, minden mérés, amit légkörrel rendelkező vagy légkör nélküli planétákon végzünk, közelebb visz minket ahhoz, hogy teljesebb képet kapjunk a bolygók légkörének kialakulásáról, és arról, hogy mi teszi a bolygókat lakhatóvá.”
Forrás: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/nearby-super-earth-has-no-atmosphere/
A kutatás eredményeit bemutató szakcikk: https://www.nature.com/articles/s41550-026-02860-3
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet