Uusi avaruusteleskooppitutkimus NASA James Webb avaruusteleskooppi löysi eksoplaneetan K2-18b, joka on 8,6 kertaa Maata massiivisempi. Tutkimuksen aikana havaittiin hiiltä, ​​metaania ja hiilidioksidia sisältäviä molekyylejä. Webbin löytö lisää viimeaikaisia ​​tutkimuksia, jotka viittaavat siihen K2-18b voisi olla hycean-eksoplaneetta, jolla on potentiaalia saada vetyrikas ilmakehä valtameren veden peittämä pinta. Ensimmäinen katsaus tämän asuttavalla alueella olevan eksoplaneetan ilmakehän ominaisuuksiin on peräisin NASAn Hubble-avaruusteleskoopin havainnot, joka herätti lisätutkimuksia, jotka ovat sittemmin muuttaneet käsitystämme maailmankaikkeudesta.

K2-18b kiertää viileää kääpiötähteä K2-18 v asuttava vyöhyke ja sijaitsee 120 valovuoden päässä Maasta Leijonan tähdistössä. Eksoplaneetat, kuten K2-18b, jotka ovat Maan ja Neptunuksen koon välillä, ovat erilaisia ​​aurinkokunnassamme. Tämä vastaavien lähellä olevien planeettojen puute tarkoittaa, että nämä sub-Neptunus niitä on tutkittu pitkään ja niistä käydään aktiivista keskustelua tähtitieteilijöiden keskuudessa. Ehdotus, että osa-Neptunus K2-18b voisi olla Hycean eksoplaneetta, on mielenkiintoinen, koska jotkut tähtitieteilijät uskovat, että nämä maailmat ovat lupaavia ympäristöjä etsiä todisteita elämästä eksoplaneetoilla.

"Tuloksemme korostavat sellaisten näkökohtien tärkeyttä, jotka ottavat huomioon erilaiset asumiskelpoiset ympäristöt etsiessään elämää muilta planeetoilta." selitti Nikku Madhusudhan, Cambridgen yliopiston tähtitieteilijä ja tulokset julkistaneen paperin johtava kirjoittaja. "Perinteisesti elämän etsiminen eksoplaneetoilta on keskittynyt ensisijaisesti pienempiin kiviplaneettoihin, mutta suuremmat hyckessilaiset maailmat ovat huomattavasti suotuisampia ilmakehän havainnointiin." Toisin sanoen tutkijat selvittävät, että elämää voisi olla myös planeetoilla, jotka eivät ole ominaisuuksiltaan - esimerkiksi sen kooltaan - sukua Maahan.

Metaani on elämän merkki

Metaanin ja hiilidioksidin runsaus ja ammoniakin puute tukevat hypoteesia, että vetyrikkaan ilmakehän alla saattaa olla vesivaltameri (K2-18b:n tapauksessa). Tämä ensimmäinen Webb havainnot tarjosivat myös mahdollisen dimetyylisulfidiksi (DMS) kutsutun molekyylin havaitsemisen. Vain elämä tuottaa sen maan päällä. Suurin osa maapallon ilmakehän DMS:stä vapautuu meriympäristössä olevasta kasviplanktonista. DMS:n olemassaolon varmistaminen on kuitenkin erittäin monimutkaista ja vaatii lisätutkimuksia. "Tulevien Webb-havaintojen pitäisi pystyä vahvistamaan, onko DMS:ää todella läsnä K2-18b:n ilmakehässä merkittävinä pitoisuuksina." Madhusudhan selitti.

Vaikka K2-18b sijaitsee asuttavalla vyöhykkeellä ja sen tiedetään nyt sisältävän hiiltä sisältäviä molekyylejä, tämä ei välttämättä tarkoita, että planeetta voisi tukea elämää. Planeetan suuri koko – jonka säde on 2,6 kertaa Maan säde – tarkoittaa, että planeetan sisäosat sisältävät todennäköisesti suuren korkeapaineisen jäävaipan, kuten Neptunuksen, mutta jossa on ohuempi vetyrikas ilmakehä ja valtameren pinta. Hycean maailmoissa uskotaan olevan vesivaltameriä. On kuitenkin myös mahdollista, että valtameri on liian kuuma asuakseen.

"Vaikka aurinkokunnassamme ei ole tämän tyyppisiä planeettoja, Neptunukset ovat yleisin tähän mennessä tunnettu planeettatyyppi galaksissa." selitti tiimin jäsen Subhajit Sarkar Cardiffin yliopistosta. "Olemme saaneet tähän mennessä yksityiskohtaisimman spektrin osa-Neptunuksen asuttavasta vyöhykkeestä, jonka avulla voimme havaita sen ilmakehässä olevat molekyylit."

Valon spektrianalyysi

Eksoplaneettojen, kuten K2-18 b, ilmakehän karakterisointi (mikä tarkoittaa niiden kaasujen ja fysikaalisten olosuhteiden tunnistamista) on erittäin aktiivinen alue tähtitiedessä. Kuitenkin nämä planeetat jäävät kirjaimellisesti paljon suurempien emotähtensä hehkun varjoon, mikä tekee eksoplaneettojen ilmakehän tutkimisesta erityisen haastavaa.

NASA etsii elämää muilta planeetoilta. Entä jos keskuudessamme on jo vierailijoita muilta planeetoilta?

Tiimi vältti tämän haasteen analysoimalla emotähden K2-18b valoa sen kulkiessa eksoplaneetan ilmakehän läpi. K2-18b on kulkeva eksoplaneetta, mikä tarkoittaa, että voimme havaita kirkkauden laskun, kun se kulkee isäntätähtensä edestä. Näin eksoplaneetta löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 2015 NASAn K2-tehtävässä. Tämä tarkoittaa, että eksoplaneetan kulkemisen aikana pieni osa tähtien valosta kulkee sen ilmakehän läpi ennen kuin se saavuttaa Webbin kaltaiset teleskoopit. Tähtien valon kulkeminen eksoplaneetan ilmakehän läpi jättää jälkiä, joita tähtitieteilijät voivat koota määrittääkseen eksoplaneetan ilmakehän kaasut.

"Tämä tulos oli mahdollista vain Webbin laajennetun aallonpituusalueen ja ennennäkemättömän herkkyyden ansiosta, mikä mahdollisti spektriominaisuuksien vankan havaitsemisen vain kahdella siirtymällä." sanoi Madhusudhan. "Vertailuna yksi Webbin kauttakulkuhavainto tarjosi vertailukelpoisen tarkkuuden kahdeksaan Hubblen havaintoon useiden vuosien aikana ja suhteellisen kapealla aallonpituusalueella."

"Nämä tulokset ovat tulosta vain kahdesta K2-18b:n havainnosta, ja monia muita on tulossa." selitti tiimin jäsen Savvas Constantinou Cambridgen yliopistosta. "Tämä tarkoittaa, että työmme on vain varhainen näyte siitä, mitä Webb voi havaita asuttavalla vyöhykkeellä olevilla eksoplaneetoilla."

Tutkijoiden ryhmä aikoo nyt suorittaa seurantatutkimuksen käyttämällä kaukoputken Mid-Infrared Instrument (MIRI) -spektrografia, jonka he toivovat vahvistavan edelleen havaintojaan ja antavan uusia näkemyksiä K2-18b:n ympäristöolosuhteista.

"Perimmäisenä tavoitteemme on tunnistaa elämää asuttavalla eksoplaneetalla, joka muuttaisi käsitystämme paikastamme universumissa." päätteli Madhusudhan. "Löydöksemme ovat lupaava askel kohti hycean-maailmojen syvempää ymmärtämistä tässä tehtävässä."