Ny rumteleskopforskning NASA James Webb Space Telescope opdagede exoplaneten K2-18b, som er 8,6 gange mere massiv end Jorden. Under undersøgelsen blev der påvist molekyler indeholdende kul, metan og kuldioxid. Webbs opdagelse tilføjer nyere undersøgelser, der tyder på det K2-18b kunne være en hyceansk exoplanet, der har potentialet til at have en brintrig atmosfære og overflade dækket af vandhav. Det første kig på de atmosfæriske egenskaber af denne exoplanet i den beboelige zone kommer fra observationer fra NASAs Hubble-rumteleskop, hvilket udløste yderligere undersøgelser, der siden har ændret vores forståelse af universet.

K2-18b kredser om den seje dværgstjerne K2-18 v beboelig zone og ligger 120 lysår fra Jorden i stjernebilledet Løven. Exoplaneter som K2-18b, der er mellem Jorden og Neptuns størrelse, er ulig noget i vores solsystem. Denne mangel på tilsvarende nærliggende planeter betyder, at disse under-Neptun de er blevet undersøgt i lang tid og er genstand for aktiv debat blandt astronomer. Forslaget om at sub-Neptun K2-18b kunne være Hycean exoplanet, er interessant, fordi nogle astronomer mener, at disse verdener er lovende miljøer til at søge efter beviser for liv på exoplaneter.

"Vores resultater understreger vigtigheden af ​​overvejelser, der tager højde for forskellige former for beboelige miljøer i søgen efter liv på andre planeter," forklarede Nikku Madhusudhan, en astronom ved University of Cambridge og hovedforfatter af papiret, der annoncerer disse resultater. "Traditionelt har søgen efter liv på exoplaneter primært fokuseret på mindre klippeplaneter, men større hyckeliske verdener er væsentligt mere gunstige til at observere atmosfærer." Forskere er med andre ord ved at finde ud af, at liv også kunne eksistere på planeter, der ikke er relateret til Jorden med hensyn til egenskaber - for eksempel dens størrelse.

Metan er et tegn på liv

Overfloden af ​​metan og kuldioxid og manglen på ammoniak understøtter hypotesen om, at der kan være et vandhav under den brintrige atmosfære (i tilfældet K2-18b). Denne indledende Webb's observationerne gav også den mulige påvisning af et molekyle kaldet dimethylsulfid (DMS). Kun liv producerer det på Jorden. Størstedelen af ​​DMS i jordens atmosfære udsendes fra fytoplankton i havmiljøet. Men at verificere tilstedeværelsen af ​​DMS er meget kompleks og kræver yderligere undersøgelse. "Kommende Webb-observationer skulle være i stand til at bekræfte, om DMS faktisk er til stede i atmosfæren af ​​K2-18b i betydelig koncentration," Madhusudhan forklarede.

Mens K2-18b ligger i den beboelige zone og nu er kendt for at indeholde kulstofbærende molekyler, betyder det ikke nødvendigvis, at planeten kan understøtte liv. Planetens store størrelse - med en radius på 2,6 gange Jordens - betyder, at planetens indre sandsynligvis indeholder en stor kappe af højtryksis som Neptuns, men med en tyndere brintrig atmosfære og en oceanisk overflade. Hycean-verdener menes at have oceaner af vand. Det er dog også muligt, at havet er for varmt til at være beboeligt.

"Selvom denne type planet ikke eksisterer i vores solsystem, er sub-Neptunes den mest almindelige type planet, der hidtil er kendt i galaksen," forklarede teammedlem Subhajit Sarkar fra Cardiff University. "Vi har opnået det mest detaljerede spektrum af sub-Neptuns beboelige zone til dato, hvilket gør det muligt for os at detektere de molekyler, der findes i dens atmosfære."

Spektral analyse af lys

At karakterisere atmosfæren af ​​exoplaneter som K2-18 b (hvilket betyder at identificere deres gasser og fysiske forhold) er et meget aktivt område inden for astronomi. Disse planeter bliver dog bogstaveligt talt overskygget af gløden fra deres meget større moderstjerner, hvilket gør udforskningen af ​​exoplaneternes atmosfærer særlig udfordrende.

NASA leder efter liv på andre planeter. Hvad hvis besøgende fra andre planeter allerede er blandt os?

Holdet undgik denne udfordring ved at analysere lyset fra moderstjernen K2-18b, da det passerede gennem exoplanetens atmosfære. K2-18b er en transiterende exoplanet, hvilket betyder, at vi kan registrere et fald i lysstyrken, når den passerer foran sin værtsstjerne. Sådan blev exoplaneten først opdaget i 2015 af NASAs K2-mission. Det betyder, at under transit af en exoplanet passerer en lille del af stjernelys gennem dens atmosfære, før den når teleskoper som Webb. Stjernelysets passage gennem en exoplanets atmosfære efterlader spor, som astronomer kan stykke sammen for at bestemme gasserne i den exoplanets atmosfære.

"Dette resultat var kun muligt på grund af det udvidede bølgelængdeområde og hidtil usete følsomhed af Webb, som muliggjorde robust detektion af spektrale funktioner med kun to overgange." sagde Madhusudhan. "Til sammenligning gav en Webb transitobservation sammenlignelig præcision med otte Hubble-observationer over flere år og over et relativt snævert bølgelængdeområde."

"Disse resultater er resultatet af kun to observationer af K2-18b, med mange flere på vej," forklarede teammedlem Savvas Constantinou fra University of Cambridge. "Det betyder, at vores arbejde kun er et tidligt eksempel på, hvad Webb kan observere på exoplaneter i den beboelige zone."

Holdet af videnskabsmænd har nu til hensigt at udføre en opfølgende undersøgelse ved hjælp af teleskopets Mid-Infrared Instrument (MIRI) spektrograf, som de håber yderligere vil bekræfte deres resultater og give ny indsigt i miljøforholdene på K2-18b.

"Vores ultimative mål er at identificere liv på en beboelig exoplanet, der ville ændre vores forståelse af vores plads i universet." afsluttede Madhusudhan. "Vores resultater er et lovende skridt mod en dybere forståelse af Hycean-verdener i denne søgen."