Дослідження нового космічного телескопа NASA Джеймс Вебб космічний телескоп виявили екзопланету K2-18b, яка в 8,6 разів масивніша за Землю. Під час дослідження були виявлені молекули, що містять вуглець, метан і вуглекислий газ. Відкриття Вебба доповнює останні дослідження, які свідчать про це K2-18b може бути гікейською екзопланетою, яка потенційно може мати багату на водень атмосферу поверхня, вкрита водою океану. Перший погляд на атмосферні властивості цієї екзопланети в зоні проживання походить від спостереження космічного телескопа Хаббл NASA, що дало початок подальшим дослідженням, які змінили наше розуміння Всесвіту.

K2-18b обертається навколо холодної карликової зірки K2-18 v жила зона і знаходиться в 120 світлових роках від Землі в сузір'ї Лева. Такі екзопланети, як K2-18b, розміром між Землею та Нептуном, не схожі ні на що в нашій Сонячній системі. Ця відсутність еквівалентних найближчих планет означає, що ці субнептун вони досліджуються протягом тривалого часу і є предметом активних дискусій серед астрономів. Припущення, що субнептун K2-18b може бути Гіцейська екзопланета, цікавий тим, що деякі астрономи вважають, що ці світи є перспективним середовищем для пошуку доказів життя на екзопланетах.

«Наші висновки підкреслюють важливість міркувань, які враховують різні форми середовища проживання в пошуках життя на інших планетах», пояснив Нікку Мадхусудхан, астроном з Кембриджського університету та провідний автор статті, яка оголошує ці результати. «Традиційно пошуки життя на екзопланетах зосереджені в основному на менших скелястих планетах, але більші гікеські світи значно сприятливіші для спостереження за атмосферами». Іншими словами, вчені з’ясовують, що життя може існувати і на планетах, не пов’язаних із Землею за своїми характеристиками – наприклад, розмірами.

Метан є ознакою життя

Велика кількість метану та вуглекислого газу та відсутність аміаку підтверджують гіпотезу про те, що під насиченою воднем атмосферою може існувати водний океан (у випадку K2-18b). Цей початковий Webb's спостереження також забезпечили можливе виявлення молекули під назвою диметилсульфід (DMS). Тільки життя виробляє його на Землі. Більшість DMS в атмосфері Землі викидається з фітопланктону в морському середовищі. Однак перевірка наявності DMS дуже складна і вимагає подальшого дослідження. «Майбутні спостереження Вебба зможуть підтвердити, чи справді DMS присутній в атмосфері K2-18b у значній концентрації», Мадхусудхан пояснив.

Хоча K2-18b лежить у зоні життя і тепер відомо, що він містить молекули, що містять вуглець, це не обов’язково означає, що на планеті може бути життя. Великі розміри планети — її радіус у 2,6 рази перевищує радіус Землі — означає, що внутрішня частина планети, ймовірно, містить велику мантію льоду під високим тиском, як у Нептуна, але з тоншою багатою воднем атмосферою та океанічною поверхнею. Вважається, що гікейські світи мають океани води. Однак також можливо, що океан занадто гарячий, щоб бути придатним для проживання.

«Хоча цей тип планет не існує в нашій Сонячній системі, субнептуни є найпоширенішим типом планет, відомих на даний момент у галактиці», пояснив член команди Субхаджит Саркар з Кардіффського університету. «Ми отримали найдетальніший на сьогоднішній день спектр зони проживання субнептуна, що дозволяє нам виявити молекули, які існують в його атмосфері».

Спектральний аналіз світла

Характеристика атмосфер екзопланет, таких як K2-18 b (що означає ідентифікацію їх газів і фізичних умов), є дуже активною областю в астрономії. Однак ці планети буквально затьмарені сяйвом їхніх набагато більших батьківських зірок, що робить дослідження атмосфери екзопланет особливо складним.

NASA шукає життя на інших планетах. Що, якщо гості з інших планет вже серед нас?

Команда уникла цього виклику, проаналізувавши світло від материнської зірки K2-18b, коли воно проходило крізь атмосферу екзопланети. K2-18b є транзитною екзопланетою, що означає, що ми можемо виявити падіння яскравості, коли вона проходить перед своєю головною зіркою. Так екзопланету вперше виявила в 2015 році місія NASA K2. Це означає, що під час транзиту екзопланети крихітна частка зоряного світла проходить через її атмосферу, перш ніж досягти таких телескопів, як Вебб. Проходження зоряного світла через атмосферу екзопланети залишає сліди, які астрономи можуть зібрати разом, щоб визначити гази в атмосфері цієї екзопланети.

«Цей результат став можливим лише завдяки розширеному діапазону довжин хвиль і безпрецедентній чутливості Вебба, що дозволило надійно виявляти спектральні особливості лише з двома переходами», сказав Мадхусудхан. «Для порівняння, одне спостереження транзиту Вебба забезпечило порівнянну точність з вісьмома спостереженнями Хаббла протягом кількох років і у відносно вузькому діапазоні довжин хвиль».

«Ці результати є результатом лише двох спостережень за K2-18b, і багато інших попереду», пояснив член команди Саввас Константіну з Кембриджського університету. «Це означає, що наша робота — лише ранній зразок того, що Вебб може спостерігати на екзопланетах у зоні проживання».

Тепер команда вчених має намір провести подальше дослідження за допомогою спектрографа середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) телескопа, який, як вони сподіваються, підтвердить їхні висновки та дасть нове уявлення про умови навколишнього середовища на K2-18b.

«Наша кінцева мета — виявити життя на придатній для життя екзопланеті, яка змінить наше розуміння нашого місця у Всесвіті», – підсумував Мадхусудхан. «Наші відкриття є багатообіцяючим кроком до глибшого розуміння гікейських світів у цьому квесті».