Znaki życia? James Webb ujawnia więcej na temat atmosfery egzoplanety K2-18b

Astronomowie poszukują oznak życia w innych częściach Wszechświata, a planeta K2-18 b jest szczególnie interesująca.

NASA wskazała, że ​​Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mógł wykryć cząsteczkę w atmosferze odległej egzoplanety, która na Ziemi jest wytwarzana wyłącznie przez życie.

Planeta K2-18 b jest przedmiotem szeroko zakrojonych badań, odkąd w 2019 roku astronomowie ogłosili, że odkryli potencjalne oznaki obecności pary wodnej w jej atmosferze.

Planeta krążąca wokół czerwonego karła w gwiazdozbiorze Lwa, około 120 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego, jest 8,6 razy masywniejsza od Ziemi.

Późniejsze badanie, w którym przeanalizowano te same dane, zasugerowało, że pary wodne mogą w rzeczywistości być metanem.

Teraz Teleskop Jamesa Webba skierował swój jeszcze lepszy wzrok na planetę, dostarczając skarbnicy nowych danych.

Odkryto obecność cząsteczek zawierających węgiel, w tym metanu i dwutlenku węgla, co podsyca spekulacje, że K2-18 b może mieć atmosferę bogatą w wodór i powierzchnię pokrytą oceanem.

Cechy te mogą potencjalnie być oznakami planety, na której może istnieć życie.

Wskazówki życia?

Wśród obserwacji poczynionych przez Webba możliwe było wykrycie cząsteczki zwanej siarczkiem dimetylu (DMS), która na naszej planecie jest wytwarzana wyłącznie przez życie.

Większość DMS występujących w atmosferze ziemskiej pochodzi z fitoplanktonu, mikroskopijnych organizmów żyjących w oceanach.

W oświadczeniu NASA stwierdziła, że ​​wnioski dotyczące DMS w atmosferze są „mniej wiarygodne” niż inne ustalenia i wymagają dalszej weryfikacji.

„Nadchodzące obserwacje Webba powinny potwierdzić, czy DMS rzeczywiście występuje w atmosferze K2-18 b w znaczących ilościach” – wyjaśnił Nikku Madhusudhan, astronom z Uniwersytetu w Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki.

Agencja kosmiczna stwierdziła jednak, że wykryta w atmosferze obfitość metanu i dwutlenku węgla, a także niedobór amoniaku, potwierdzają hipotezę, że pod atmosferą bogatą w wodór w K2-18 b może znajdować się ocean wodny. .

Uważa się, że planeta ta jest przykładem świata Hycean – planety większej od Ziemi, ale mniejszej od gazowych gigantów w naszym Układzie Słonecznym, pokrytej ciekłym oceanem i gęstą atmosferą azotową.

W naszym Układzie Słonecznym nie ma planet takich jak K2-18 b, więc są one słabo poznane, mimo że naukowcy uważają, że występują powszechnie wokół czerwonych karłów.

Niektórzy astronomowie uważają, że planety Hycean mogą być obiecującymi środowiskami do poszukiwania dowodów na życie.

„Nasze odkrycia podkreślają znaczenie uwzględnienia różnorodnych środowisk mieszkalnych w poszukiwaniu życia gdzie indziej” – wyjaśnił Madhusudhan.

„Tradycyjnie poszukiwania życia na egzoplanetach skupiały się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy Hycean znacznie lepiej sprzyjają obserwacjom atmosfery”.

Egzoplaneta strefy mieszkalnej

Astronomowie są szczególnie zainteresowani badaniem K2-18 b, ponieważ znajduje się ona również w ekosferze swojej gwiazdy macierzystej – co oznacza, że ​​nie jest ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od swojego słońca.

NASA ostrzega jednak, że pomimo pozornego składu atmosfery i bliskości gwiazdy, rozmiar planety oznacza, że ​​jej wnętrze prawdopodobnie zawiera duży płaszcz z lodu pod wysokim ciśnieniem, podobnie jak Neptun, ale z cieńszą atmosferą bogatą w wodór i powierzchnia oceanu.

Agencja kosmiczna twierdzi, że chociaż przewiduje się, że na światach Hycean będą znajdować się oceany wody, możliwe jest również, że ocean będzie zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania lub był płynny.

„Chociaż tego rodzaju planety nie istnieją w naszym Układzie Słonecznym, podNeptuny są najpopularniejszym typem planet znanych dotychczas w galaktyce” – wyjaśnił członek zespołu Subhajit Sarkar z Uniwersytetu w Cardiff.

„Uzyskaliśmy jak dotąd najbardziej szczegółowe widmo sub-Neptuna znajdującego się w strefie zamieszkiwalnej, co pozwoliło nam poznać cząsteczki występujące w jego atmosferze”.

Pomiar atmosfery

Badanie potencjalnego składu atmosfery egzoplanety jest trudnym zadaniem, tym bardziej, że gwiazda macierzysta jest znacznie jaśniejsza od samej planety.

Astronomowie byli w stanie przeanalizować K2-18 b, obserwując światło swojej gwiazdy macierzystej przechodzące przez atmosferę planety. Ponieważ planeta przechodzi przed gwiazdą, nasze teleskopy są w stanie wykryć towarzyszący jej spadek jasności.

Jest to powszechna technika wykrywania obecności planet wokół gwiazdy, ale prowadzi ona również do przeświecania atmosfery planety przez atmosferę planety – światła, które może wychwycić teleskopy tak potężne jak James Webb.

Badając to światło, eksperci mogą określić niektóre gazy tworzące atmosferę egzoplanety. „Ten wynik był możliwy tylko dzięki rozszerzonemu zakresowi długości fal i niespotykanej czułości Webba, która umożliwiła niezawodne wykrywanie cech widmowych przy zaledwie dwóch przejściach” – powiedział Madhusudhan.

„Dla porównania jedna obserwacja tranzytu za pomocą Webba zapewniła porównywalną precyzję z ośmioma obserwacjami za pomocą Hubble’a prowadzonymi przez kilka lat i w stosunkowo wąskim zakresie długości fal”.

Naukowcy dodali, że to dopiero początek obserwacji Webba, więc będzie ich „znacznie więcej w drodze”.

Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters.

Zespół zamierza teraz przeprowadzić dalsze badania za pomocą spektrografu MIRI (instrumentu średniej podczerwieni) znajdującego się na teleskopie, które, jak mają nadzieję, potwierdzą dalsze ustalenia i dostarczą nowych informacji na temat warunków środowiskowych na K2-18 b.