この発見は、広範囲に地球に似た温度と岩石の組成を持つ惑星が、生命を維持できる条件を維持しながら、太陽系の外に存在できるというこれまでで最も強力な証拠を提供するものである。

「私たちが知っているように、惑星が生命を維持するには大気が不可欠です」と、最近博士号を取得した筆頭著者のコリン・ケルビム氏は言う。ハーバード大学で地球惑星科学の博士号を取得。

「別の星のハビタブルゾーンにある岩石惑星の大気を発見したのはこれが初めてだ。」

ヘリウムが系外惑星の大気を明らかにする

この研究は7月16日に出版された。 科学は、地球から約 48 光年離れた岩石系系外惑星、LHS 1140 b からヘリウムが放出される様子を観察したものです。この信号は、惑星が大気を持っているというこれまでの理論的予測を裏付けています。

LHS 1140 b は、ハビタブルゾーン内で赤色矮星の周りを周回しています。これは、温度やその他の環境条件により、液体の水が惑星の表面に残る可能性がある星の周囲の領域です。

科学者たちは、ハビタブルゾーンにあるいくつかの岩石世界を含む、数千の系外惑星を特定しています。しかし、これらの惑星に大気があるかどうかを確認することは、系外惑星研究において最も困難な課題の 1 つです。

「20年前、私たちは他にも地球型惑星が存在するのではないかと疑問に思っていました」と、ハーバード大学環境科学工学部ゴードン・マッケイ教授兼地球惑星科学教授でケルビム氏の論文指導教員の一人であるロビン・ワーズワース氏は語る。 「その後、それらが一般的であることがわかり、ハビタブルゾーンでいくつかが見つかった。次の問題は、それらのどれかが大気を保持できたかどうかでした。現在、少なくとも1つが保持していることがわかっています。」

雰囲気を残した岩だらけの世界

これまでの研究では、恒星のハビタブルゾーンを周回する岩石惑星が特定されている。しかし、この研究は、それらの世界の一つに数十億年にわたって存続してきた大気があることを初めて明確に示したものである。

ケルビムと彼の同僚は、LHS 1140 b の上層大気には、ゆっくりと宇宙に逃げる大量のヘリウムが含まれると予測する理論モデルを開発しました。

研究者らは、チリのマゼラン天文台にある温赤外エシェル分光器 (WINERED) を使用してこの予測をテストしました。彼らの観測は、LHS 1140 b と別の惑星が同じ夜にその星の前を横切るという珍しい現象を利用しました。

2 番目の惑星には大気の兆候が見られませんでした。しかし、LHS 1140 は惑星からヘリウムが漏れ出す明確な信号を発し、まだ大気を保持している証拠を提供しました。

望遠鏡のデータによって確認された予測

ケルビム共同顧問、ハーバード大学天文学部長、天体物理学センターの天文学者、デビッド・シャルボノー |ハーバード大学とスミソニアン博物館は当初、この計画が成功するかどうかを疑っていた。この予測は数学的モデルから得られたもので、この種の信号はこれまで岩石の世界から観測されたことはありませんでした。

その結果が彼の考えを変えた。

「コリンは私たちが知っている惑星を調べ、この惑星にはヘリウム大気があるだろうと予測しました」とシャルボノー氏は語った。 「その後、彼は望遠鏡の時間を計測し、データを取得しました。そして、検出は統計的に健全でした。」

この発見は、天文学者が宇宙に逃げるガスを探すことで、岩石の系外惑星の大気を地上から研究できることを示している。

生命の探索における有望なターゲット

天文学者らは、LHS 1140 の大気は 30 億年以上存続していると推定しています。この長寿により、この惑星はさらなる観測の対象として特に有望です。

ケルブは、大気の完全な化学組成を特定し、最終的にはこの惑星に表層の海洋やその他の居住可能な特徴があるかどうかを判断したいと考えています。彼と彼の同僚は、このモデルを使用して、大気のある岩の世界をさらに探すことを計画しています。

「これはモデルの検証であり、今後起こる多くの観察のうちの最初のものにすぎないことを願っています」と彼は述べた。