Para wodna została zauważona na planecie strefy nadającej się do zamieszkania, oddalonej o 110 lat świetlnych

grafika koncepcyjna dla K2-18b UCL

Astronomowie po raz pierwszy odkryli dowody na istnienie wody na potencjalnie nadającej się do zamieszkania planecie poza naszym Układem Słonecznym.

Odkrycia pokazują, że planeta K2-18b, która krąży wokół czerwonego karła 110 lat świetlnych od Ziemi i była już uważana za potencjalnie nadającą się do zamieszkania, zawiera parę wodną w swojej atmosferze.

To pierwsze takie odkrycie, opisane w parze artykułów opublikowanych w Astronomia Przyrody i przesłane do arXiv , został stworzony dla planety, która leży w strefie nadającej się do zamieszkania – w zakresie orbitalnym wokół gwiazdy, gdzie teoretycznie na powierzchni planety mogłaby istnieć woda w stanie ciekłym.

To jedyna znana nam obecnie planeta poza Układem Słonecznym, która ma odpowiednią temperaturę do utrzymania wody, ma atmosferę i wodę, co czyni tę planetę najlepszym kandydatem do zamieszkania, jaki znamy w tej chwili, mówi Angelos. Tsiaras, naukowiec zajmujący się egzoplanetami z University College London i główny autor badania Nature Astronomy.

Chociaż oba artykuły podzielają ogólny wniosek, że K2-18b zawiera wodę, między ich podejściami jest sporo światła dziennego, a ich wyniki mają różne implikacje dla ogólnej struktury samej planety.

Obie grupy zgadzają się, że K2-18b nie jest inną Ziemią. Egzoplaneta ma masę osiem razy większą od Ziemi i jest dwukrotnie większa. Jest dość blisko swojej gwiazdy macierzystej (z okresem obiegu 33 dni), ale ta gwiazda jest o połowę mniejsza i ma temperaturę niż Słońce. Istnienie K2-18b potwierdzono w 2015 r. i kolejne studia zasugerował, że była skalista i prawdopodobnie posiadała znaczną osłonę gazową lub ocean.

Oba zespoły przyjrzały się danym z Hubble'a, aby zaobserwować tranzyty gwiazdowe K2-18b krążącej wokół swojej gwiazdy macierzystej. Kiedy światło gwiazdy przemieszcza się przez atmosferę planety, zostaje rozproszone przez obecność różnych elementów i związków atmosferycznych . Naukowcy mogą analizować to rozpraszanie, aby określić, z czego składa się atmosfera planety. Zespół kierowany przez Björna Benneke, badacza egzoplanet z Université de Montréal i głównego autora artykułu arXiv, miał również dostęp do danych z teleskopów kosmicznych Kepler i Spitzer.

W rezultacie artykuł Nature Astronomy, który jest recenzowany i bardziej konserwatywny w swoich odkryciach, stwierdza, że ​​w atmosferze K2-18b występuje znaczne stężenie wody, chociaż naukowcy spekulują, że może stanowić zaledwie 0,01% atmosfery lub nawet 50%.

Tsiaras i jego zespół uważają, że planeta jest prawdopodobnie skalistą super-Ziemią, która posiada atmosferę zdominowaną przez wodę, silnie zmieszaną z przezroczystym gazem, takim jak azot, lub charakteryzującą się znacznym tworzeniem chmur. Ta woda atmosferyczna może być oznaką wody w stanie ciekłym na powierzchni (która może być całkowicie pokryta oceanem), ale na razie jest to niejasne.

Tymczasem Benneke i jego zespół dochodzą do wniosku, że K2-18b ma chmury zrobione z wody — jest ich dużo. Proponują też znacznie bardziej egzotyczną wersję planety. Ich model, który zawiera dane Keplera i Spitzera, sugeruje, że K2-18b jest mini-Neptunem składającym się z małego lodowego lub skalistego jądra owiniętego gazową otoczką. W pewnych warstwach atmosfery para wodna jest zdolna do kondensacji w kropelki cieczy. Z astrobiologicznego punktu widzenia jest to o wiele ważniejsze, mówi Benneke. To obecność ciekłej wody – a nie pary – umożliwia zachodzenie biochemicznych procesów życia. K2-18b może być domem dla mikroskopijnego życia unoszącego się w warstwie gazu i żywiącego się skondensowanymi kroplami wody w chmurach.

Oba artykuły są dotknięte ograniczeniami obecnej technologii. Rzeczywiście, Hubble jest obecnie czymś w rodzaju antyku. Jego kamery nie były tak naprawdę przeznaczone do tego rodzaju badań, a oprogramowanie może zrobić tylko tyle w analizie poobserwacyjnej, aby modelować atmosferę odległą o 110 lat świetlnych.

Kepler i Spitzer zapewniają szerszy zakres obserwacji (stąd modele formowania się chmur z artykułu arXiv), ale są mniej precyzyjne niż Hubble. Nadal nie mamy pojęcia o temperaturach na planecie (zespół Tsiarasa ustawia zakres od -100 do 116 °F lub od -73 do 47 °C), gdzie dokładnie znajduje się para wodna w atmosferze, jakie inne związki można znaleźć w atmosferze, niezależnie od tego, czy jest to planeta zamknięta pływowo, czy jakiekolwiek inne cechy, które mogą nakreślić ostrzejszy obraz tego, jak nadający się do zamieszkania K2-18b może być.

Teleskopy naziemne mogą być w stanie przeprowadzić przydatne obserwacje, ale w rzeczywistości bardzo trudno jest obserwować atmosferę z wodą Poprzez atmosfera z wodą. Niektóre teleskopy, takie jak Niezwykle Duży Teleskop w północnym Chile i Teleskop 30-metrowy na Hawajach może mieć trochę szczęścia w badaniu K2-18b, ale żaden z nich nie będzie działał do drugiej połowy następnej dekady.

Dlatego najlepszym rozwiązaniem jest przeprowadzenie obserwacji z dwoma następcami Hubble'a: Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba, który ma wystartować na orbitę w 2021 r., ale jest wielokrotnie opóźniany, oraz zaplanowanym teleskopem kosmicznym ARIEL Europejskiej Agencji Kosmicznej. wystrzelenie w 2029 r. Oba będą w stanie prowadzić dokładniejsze i szerzej zakrojone obserwacje w całym spektrum elektromagnetycznym, identyfikując więcej rodzajów cząsteczek w atmosferze, takich jak dwutlenek węgla, metan czy amoniak. Teleskopy te pomogą nam również uzyskać znacznie bardziej konkretny obraz zawartości wody i struktury K2-18b — niezależnie od tego, czy planeta okaże się super-Ziemią, czy mini-Neptunem.

Fakt, że nadal możemy używać Hubble'a do prowadzenia takiej innowacyjnej nauki, jest absolutnie zdumiewający, mówi Ryan Cloutier z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, który nie był zaangażowany w żadne badania. Jednak instrument taki jak JWST zapewni poprawę precyzji pomiaru o rząd wielkości w porównaniu z Hubble'em, mówi, znacznie ułatwiając prowadzenie szczegółowych badań dowolnego z 55 egzoplanet stref zamieszkałych .

Należy zauważyć, że sygnały K2-18b są dalekie od szczelności. Tego typu badania są zawsze trudne, mówi Cloutier. W przeszłości niektóre sygnały w zasadzie „znikały” po dalszej analizie lub po niezależnej analizie przeprowadzonej przez inny zespół badawczy.

Mimo to rzadko zdarza się dojrzeć ślady wody w atmosferze innej planety, a już samo to powinno wzbudzić wystarczające zainteresowanie kontynuowaniem tego typu badań, gdy technologie następnej dekady staną się dostępne online.

ukryć