Nowe badania przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w K2-18 b, egzoplanecie 8,6 razy masywniejszej od Ziemi, ujawniły obecność cząsteczek zawierających węgiel, w tym metanu i dwutlenku węgla. Odkrycie Webba uzupełnia ostatnie badania sugerujące, że K2-18 b może być hycejską egzoplanetą, taką, która ma potencjał do posiadania bogatej w wodór atmosfery i powierzchni pokrytej oceanem wodnym.
Pierwszy wgląd w właściwości atmosfery tej egzoplanety w ekosferze pochodzi z obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, co skłoniło nas do dalszych badań, które od tego czasu zmieniły nasze rozumienie systemu.
K2-18 b krąży wokół chłodnego karła K2-18 w ekosferze i znajduje się 120 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Lwa. Egzoplanety takie jak K2-18 b, które mają rozmiary pomiędzy rozmiarami Ziemi i Neptuna, nie przypominają niczego w naszym Układzie Słonecznym. Ten brak równoważnych pobliskich planet oznacza, że te “pod-Neptuny” są słabo poznane, a natura ich atmosfer jest przedmiotem aktywnej debaty wśród astronomów. Sugestia, że pod-Neptun K2-18 b może być hycejską egzoplanetą jest intrygująca, ponieważ niektórzy astronomowie uważają, że te światy są obiecującymi środowiskami do poszukiwania dowodów na życie na egzoplanetach.
Nasze odkrycia podkreślają znaczenie uwzględnienia różnych środowisk nadających się do zamieszkania w poszukiwaniu życia gdzie indziej. Tradycyjnie, poszukiwania życia na egzoplanetach koncentrowały się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy Hyce’a znacznie bardziej sprzyjają obserwacjom atmosfery.wyjaśnia Nikku Madhusudhan, astronom z University of Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki.
Obfitość metanu i dwutlenku węgla oraz niedobór amoniaku potwierdzają hipotezę, że pod bogatą w wodór atmosferą w K2-18 b może znajdować się ocean wodny. Te wstępne obserwacje Webba zapewniły również możliwe wykrycie cząsteczki zwanej siarczkiem dimetylu (DMS). Na Ziemi jest to wytwarzane tylko przez życie. Większość DMS w atmosferze ziemskiej jest emitowana z fitoplanktonu w środowisku morskim. Wnioskowanie DMS jest mniej wiarygodne i wymaga dalszej walidacji.
Nadchodzące obserwacje Webba powinny być w stanie potwierdzić, czy DMS rzeczywiście jest obecny w atmosferze K2-18 b na znaczących poziomach.wyjaśnia Madhusudhan.
Chociaż K2-18 b leży w strefie nadającej się do zamieszkania i obecnie wiadomo, że zawiera cząsteczki zawierające węgiel, niekoniecznie oznacza to, że planeta może podtrzymywać życie. Duży rozmiar planety – o promieniu 2,6 promienia Ziemi – oznacza, że wnętrze planety prawdopodobnie zawiera duży płaszcz lodu pod wysokim ciśnieniem, takiego jak Neptun, ale z cieńszą atmosferą bogatą w wodór i powierzchnią oceanu. Przewiduje się, że światy Hycean mają oceany wody. Jednak możliwe jest również, że ocean jest zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania lub był płynny.
“Chociaż tego rodzaju planety nie istnieją w naszym Układzie Słonecznym, pod-Neptuny są najczęstszym typem planet znanym do tej pory w galaktyce” wyjaśnia członek zespołu Subhajit Sarkar z Cardiff University. “Uzyskaliśmy najbardziej szczegółowe widmo pod-Neptuna w ekosferze do tej pory, co pozwoliło nam opracować cząsteczki, które istnieją w jego atmosferze.”
Charakteryzowanie atmosfer egzoplanet takich jak K2-18 b – czyli identyfikowanie ich gazów i warunków fizycznych – jest bardzo aktywnym obszarem w astronomii. Jednak planety te są przyćmione – dosłownie – blaskiem ich znacznie większych gwiazd macierzystych, co sprawia, że badanie atmosfer egzoplanet jest szczególnie trudne.

Zespół ominął to wyzwanie, analizując światło gwiazdy macierzystej K2-18 b, gdy przechodziła przez atmosferę egzoplanety. K2-18 b jest tranzytującą egzoplanetą, co oznacza, że możemy wykryć spadek jasności podczas jej przechodzenia przez tarczę swojej gwiazdy macierzystej. W ten sposób egzoplaneta została po raz pierwszy odkryta w 2015 roku podczas misji NASA K2. Oznacza to, że podczas tranzytów niewielki ułamek światła gwiazd przejdzie przez atmosferę egzoplanety, zanim dotrze do teleskopów takich jak Webb. Przejście światła gwiazdy przez atmosferę egzoplanety pozostawia ślady, które astronomowie mogą poskładać w celu określenia gazów atmosfery egzoplanety.
Ten wynik był możliwy tylko dzięki rozszerzonemu zakresowi długości fali i bezprecedensowej czułości Webba, która umożliwiła solidne wykrycie cech widmowych przy zaledwie dwóch tranzytach. Dla porównania, jedna obserwacja tranzytu za pomocą Webba zapewniła porównywalną precyzję do ośmiu obserwacji za pomocą Hubble’a przeprowadzonych w ciągu kilku lat i w stosunkowo wąskim zakresie długości fali.powiedział Madhusudhan.
Wyniki te są wynikiem zaledwie dwóch obserwacji K2-18 b, a wiele innych jest w drodze. Oznacza to, że nasza praca tutaj jest tylko wczesną demonstracją tego, co Webb może zaobserwować na egzoplanetach strefy nadającej się do zamieszkania.wyjaśnia członek zespołu Savvas Constantinou z University of Cambridge.
Wyniki zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w The Astrophysical Journal Letters. Zespół zamierza teraz przeprowadzić dalsze badania za pomocą spektrografu MIRI (Mid-Infrared Instrument), który, jak mają nadzieję, jeszcze bardziej potwierdzi ich odkrycia i dostarczy nowych informacji na temat warunków środowiskowych na K2-18 b.
Naszym ostatecznym celem jest identyfikacja życia na nadającej się do zamieszkania egzoplanecie, która zmieniłaby nasze rozumienie naszego miejsca we wszechświecie. Nasze odkrycia są obiecującym krokiem w kierunku głębszego zrozumienia światów Hyce’a w tym poszukiwaniu.podsumowuje Madhusudhan.
info:Webb.org