詹姆斯韋伯太空望遠鏡於 2023 年 12 月兩次經過系外行星 LHS 1140 b 的恆星前方時捕獲了有關該行星的數據。這顆行星繞著鯨魚座中距離地球約 48 光年的紅矮星運行。它位於恆星的宜居帶內，那裡的溫度可以讓液態水存在。
這些觀測結果與先前的質量和半徑測量相結合，表明 LHS 1140 b 可能是一個富含水的世界。這顆行星的半徑約為地球半徑的 1.73 倍，質量約為地球的 5.6 倍。由於純岩石體的密度低於預期，研究人員估計其質量的 9% 至 19% 可能由水組成。
2017 年發現的行星透過更新的數據獲得了新的資料
LHS 1140 b 於 2017 年由 MEarth-South 計畫發現。當時，天文學家將其歸類為岩石超級地球。然而，2023 年進行的更精確的測量改變了這一觀點。密度的降低表示存在大量的水，這開啟了世界海洋的可能性。
主恆星 LHS 1140 是一顆紅矮星，質量為太陽的 18%，半徑為太陽的 21%。它已有超過50億年的歷史，恆星活動度較低。這種穩定性降低了可能破壞行星大氣層的火山爆發的風險。這顆行星每 24.7 天繞一圈。
- 這顆恆星發出的光度不到太陽光度的 0.4%。
- 地球從太陽接收的能量約佔地球接收能量的 43%。
- 軌道距離約0.095 AU。
根據理論模型，這些條件使 LHS 1140 b 處於水可能以液態存在的區域。
透射光譜觀測排除了氫氣氛
James Webb 使用 NIRISS 儀器進行透射光譜分析。在這種技術中，恆星的光在凌日過程中穿過行星的大氣層。氣體吸收特定的波長，從而可以識別其成分。兩個段落的數據被一起分析。
結果高度可信地排除了迷你海王星典型的富氫大氣層。相反，出現了與瑞利散射相容的訊號，瑞利散射是一種與氮等輕分子相關的現象。統計置信水準為 2.3 sigma，這表明有初步但相關的證據。全球氣候模式加強了對以氫為主的大氣的排除。
氮的可能存在很重要。在地球上，這種氣體約佔大氣的 78%，有助於調節壓力和溫度。如果在 LHS 1140 b 中得到證實，它將表明隨著時間的推移保留了次生大氣，可能是由內部地質過程形成的。
水結構顯示冰蓋下有海洋
水在行星質量中所佔的比例很高，導致了海洋世界的假說。模型表明，其中一些水可能會在地表結冰，形成冰，而在壓力作用下，下面會存在液態海洋。這種結構在大氣層厚且溫度適中的天體中很常見。
由於它靠近恆星，這顆行星可能具有同步旋轉。一側始終面向星星，另一側始終處於黑暗中。在這種情況下，集中在向陽面的熱量可能會局部融化冰。結果將是在被照亮的面的中心形成一個圓形海洋，周圍環繞著冰。天文學家將這種模式稱為「行星眼」。
- 水最多可佔總質量的 19%。
- 被照亮一側的海洋尺寸將與大型陸地海洋相當。
- 大氣壓力將有助於在特定區域保持液態。
這些情況仍取決於額外的確認。詹姆斯·韋伯仍計劃進行未來的觀察，以完善數據。
恆星的穩定性有利於有利條件的保存
與許多年輕活躍的紅矮星不同，LHS 1140 的活動幾乎沒有變化。由於沒有記錄到的強烈噴發，減少了地球受到有害輻射的程度。這一特性增加了大氣層（如果存在的話）維持數十億年的機會。
該系統包括另一顆行星 LHS 1140 c，它更深、岩石更多。在詹姆斯·韋伯的一次觀測中，第二顆天體同時凌日，為校準提供了額外的數據。綜合目前所有可用信息，LHS 1140 b 成為宜居帶已知系外行星中最有希望進行宜居性研究的候選者之一。
下一步尋求確認氣體和氣候
天文學家計劃與詹姆斯·韋伯一起進行額外的觀測，以提高檢測到的訊號的置信度。目標包括確認氮氣的存在並尋找其他成分，例如二氧化碳或水蒸氣。每個新會議都有助於完善大氣和氣候模式。
LHS 1140 b 的案例突顯了小型溫帶系外行星表徵的進展。這款望遠鏡繼續提供數據，使我們能夠區分不同類型的世界並評估它們在類似地球條件下的潛力。