Badania nowego teleskopu kosmicznego NASA Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba odkrył egzoplanetę K2-18b, która jest 8,6 razy masywniejsza od Ziemi. W trakcie badań wykryto cząsteczki zawierające węgiel, metan i dwutlenek węgla. Odkrycie Webba stanowi uzupełnienie ostatnich badań, które to sugerują K2-18b może być egzoplanetą Hycean, która może posiadać atmosferę bogatą w wodór powierzchnia pokryta oceanem wodnym. Pierwsze spojrzenie na właściwości atmosferyczne tej egzoplanety w strefie zamieszkiwalnej pochodzi obserwacje wykonane przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Hubble’a, co zapoczątkowało dalsze badania, które od tego czasu zmieniły nasze rozumienie wszechświata.

K2-18b krąży wokół chłodnego karła K2-18 v strefa mieszkalna i leży 120 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Lwa. Egzoplanety takie jak K2-18b, które są wielkości pomiędzy Ziemią a Neptunem, nie przypominają niczego w naszym Układzie Słonecznym. Ten brak odpowiedników pobliskich planet oznacza, że ​​te pod-Neptun były badane przez długi czas i są przedmiotem aktywnej debaty wśród astronomów. Sugestia, że ​​może to być sub-Neptun K2-18b Egzoplaneta Hycean, jest interesujące, ponieważ niektórzy astronomowie uważają, że te światy są obiecującymi środowiskami do poszukiwania dowodów na życie na egzoplanetach.

„Nasze odkrycia podkreślają znaczenie rozważań uwzględniających różne formy środowiska nadającego się do zamieszkania w poszukiwaniu życia na innych planetach” – dodał. wyjaśnił Nikku Madhusudhan, astronom z Uniwersytetu w Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki. „Tradycyjnie poszukiwania życia na egzoplanetach skupiały się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy Hyckelowskie są znacznie bardziej sprzyjające obserwacjom atmosfer”. Innymi słowy, naukowcy odkrywają, że życie może istnieć również na planetach, które nie są spokrewnione z Ziemią pod względem cech – na przykład jej wielkości.

Metan jest oznaką życia

Obfitość metanu i dwutlenku węgla oraz brak amoniaku potwierdzają hipotezę, że pod atmosferą bogatą w wodór (w przypadku K2-18b) może znajdować się ocean wodny. To początkowe Webba obserwacje umożliwiły również wykrycie cząsteczki zwanej siarczkiem dimetylu (DMS). Tworzy je jedynie życie na Ziemi. Większość DMS w atmosferze ziemskiej jest emitowana przez fitoplankton w środowisku morskim. Jednakże weryfikacja obecności DMS jest bardzo złożona i wymaga dalszych badań. „Nadchodzące obserwacje Webba powinny potwierdzić, czy DMS rzeczywiście występuje w atmosferze K2-18b w znaczącym stężeniu” – Madhusudhan wyjaśnił.

Chociaż K2-18b leży w strefie zamieszkiwalnej i obecnie wiadomo, że zawiera cząsteczki przenoszące węgiel, nie musi to koniecznie oznaczać, że na planecie może istnieć życie. Duże rozmiary planety – o promieniu 2,6 razy większym od Ziemi – oznaczają, że wnętrze planety prawdopodobnie zawiera duży płaszcz z lodu pod wysokim ciśnieniem, podobny do Neptuna, ale z cieńszą, bogatą w wodór atmosferą i powierzchnią oceaniczną. Uważa się, że na światach Hycean znajdują się oceany wody. Jednak możliwe jest również, że ocean jest zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania.

„Chociaż tego typu planety nie istnieją w naszym Układzie Słonecznym, podNeptuny są najpowszechniejszym typem planet znanych dotychczas w galaktyce” – mówi. wyjaśnił członek zespołu Subhajit Sarkar z Uniwersytetu w Cardiff. „Uzyskaliśmy jak dotąd najbardziej szczegółowe widmo ekosfery pod Neptunem, co pozwoliło nam wykryć cząsteczki znajdujące się w jego atmosferze”.

Analiza widmowa światła

Charakteryzowanie atmosfer egzoplanet takich jak K2-18 b (co oznacza identyfikację występujących w nich gazów i warunków fizycznych) jest bardzo aktywnym obszarem astronomii. Jednak planety te są dosłownie przyćmione przez blask ich znacznie większych gwiazd macierzystych, co sprawia, że ​​badanie atmosfer egzoplanet jest szczególnie trudne.

NASA poszukuje życia na innych planetach. A co jeśli goście z innych planet są już wśród nas?

Zespół uniknął tego wyzwania, analizując światło gwiazdy macierzystej K2-18b przechodzącej przez atmosferę egzoplanety. K2-18b jest egzoplanetą tranzytową, co oznacza, że ​​możemy wykryć spadek jasności, gdy przechodzi ona przed swoją gwiazdą macierzystą. W ten sposób egzoplaneta została po raz pierwszy odkryta w 2015 roku przez należącą do NASA misję K2. Oznacza to, że podczas tranzytu egzoplanety niewielka część światła gwiazd przechodzi przez jej atmosferę, zanim dotrze do teleskopów takich jak Webb. Przejście światła gwiazd przez atmosferę egzoplanety pozostawia ślady, które astronomowie mogą połączyć, aby określić zawartość gazów w atmosferze tej egzoplanety.

„Ten wynik był możliwy tylko dzięki rozszerzonemu zakresowi długości fal i niespotykanej dotąd czułości Webba, która umożliwiła niezawodne wykrywanie cech widmowych przy zaledwie dwóch przejściach” – powiedział Madhusudhan. „Dla porównania, jedna obserwacja tranzytu Webba zapewniła porównywalną precyzję z ośmioma obserwacjami Hubble'a prowadzonymi przez kilka lat i w stosunkowo wąskim zakresie długości fal”.

„Te wyniki są wynikiem zaledwie dwóch obserwacji K2-18b, a wiele kolejnych jest w drodze” – wyjaśnił członek zespołu Savvas Constantinou z Uniwersytetu w Cambridge. „Oznacza to, że nasza praca to tylko wczesna próbka tego, co Webb może zaobserwować na egzoplanetach w strefie zamieszkiwalnej”.

Zespół naukowców zamierza teraz przeprowadzić dalsze badania z wykorzystaniem spektrografu instrumentu średniej podczerwieni (MIRI), które, jak mają nadzieję, jeszcze bardziej potwierdzą ich ustalenia i dostarczą nowych informacji na temat warunków środowiskowych na K2-18b.

„Naszym ostatecznym celem jest identyfikacja życia na nadającej się do zamieszkania egzoplanecie, co zmieniłoby nasze rozumienie naszego miejsca we wszechświecie” podsumował Madhusudhan. „Nasze odkrycia stanowią obiecujący krok w kierunku głębszego zrozumienia światów Hycean w ramach tych poszukiwań”.