NASA, ESA, Leah Hustak
Pierwsze dwie planety odkryte przez misję Kepler mogą nie być tym, o czym myśleliśmy. Na podstawie wstępnej charakterystyki uznano, że planety te są ciałami skalistymi, nieco większymi od Ziemi. Jednak dalsze obserwacje dostarczyły danych, które wskazują, że planety są znacznie mniej gęste, niż początkowo sądziliśmy. Teraz jedynym realistycznym sposobem uzyskania gęstości, jaką mają, jest zajęcie znacznej części ich objętości przez wodę lub podobną ciecz.
W naszym Układzie Słonecznym są takie ciała – zwłaszcza księżyc Europa, który ma skaliste jądro otoczone pokrytymi lodem muszlami wodnymi. Ale te nowe planety znajdują się tak blisko swoich gwiazd macierzystych, że ich powierzchnie mogą być niewyraźną granicą między rozległym oceanem a atmosferą wypełnioną parą.
Spójrzmy na to jeszcze raz
Istnieją dwie główne metody znajdowania egzoplanet. Jednym z nich jest obserwacja osłabienia światła gwiazdy spowodowanego przez planety, których orbity przechodzą między gwiazdą a Ziemią. Drugim jest obserwacja, czy światło gwiazdy zmienia się okresowo na długości fali czerwonej lub niebieskiej, gdy gwiazda porusza się z powodu przyciągania grawitacyjnego orbitujących planet.
Każda z tych metod może nam powiedzieć, czy planeta jest obecna, czy nie. Ale obecność obu daje nam wiele informacji o planecie. Ilość światła zablokowanego przez planetę może być wykorzystana do obliczenia jej rozmiaru. Wielkość przesunięcia ku czerwieni i błękitowi światła gwiazdy może wskazywać na masę planety. Dzięki obu tym możemy znaleźć jego gęstość. A gęstość kontroluje rodzaj materiału, z którego może być wykonany – niska gęstość oznacza bogatą w gaz, wysoka gęstość oznacza skałę z rdzeniem bogatym w metal.
To właśnie udało nam się zrobić z systemem Kepler-138. Dane z obu tych systemów sugerują istnienie trzech planet w układzie. Kepler-138b wydaje się być małym skalistym obiektem wielkości Marsa. Zarówno Kepler-138c, jak i Kepler-138d należą do kategorii superziem: skalistych planet, które były nieco większe i masywniejsze od Ziemi. Wszystkie krążą wokół Keplera-138a, czerwonego karła, najdalszego (Kepler-138d) w odległości 0,15 AU (typowa odległość między Ziemią a Słońcem).
W wielkim schemacie rzeczy nie ma nic niezwykłego w tym systemie, co uzasadniałoby drugie spojrzenie. Ale naukowcy uznali, że jest dobrym kandydatem do badań atmosfer planety. Podczas gdy planeta blokuje całe światło, gdy przechodzi przed gwiazdą macierzystą, niewielka ilość światła przechodzi przez atmosferę w drodze na Ziemię. Cząsteczki w tej atmosferze pochłaniają określone długości fal, co pozwala nam wykryć ich obecność.
Aby przeprowadzić te badania, zespół naukowców uzyskał dane z teleskopów kosmicznych Hubble’a i Spitzera, podczas gdy Kepler-138d poruszał się przed gwiazdą. Wtedy zaczęło się robić dziwnie.