Ny Space Telescope Research NASA James Webb Space Telescope oppdaget eksoplaneten K2-18b, som er 8,6 ganger mer massiv enn jorden. Under undersøkelsen ble det påvist molekyler som inneholder karbon, metan og karbondioksid. Webbs oppdagelse legger til nyere studier som tyder på det K2-18b kan være en hyceisk eksoplanet som har potensial til å ha en hydrogenrik atmosfære og overflate dekket av vannhav. Det første blikket på de atmosfæriske egenskapene til denne eksoplaneten i den beboelige sonen kommer fra observasjoner fra NASAs Hubble-romteleskop, som utløste ytterligere studier som siden har endret vår forståelse av universet.

K2-18b går i bane rundt den kule dvergstjernen K2-18 v beboelig sone og ligger 120 lysår fra jorden i stjernebildet Løven. Eksoplaneter som K2-18b, som er på størrelse med Jorden og Neptun, er ulikt noe annet i vårt solsystem. Denne mangelen på likeverdige planeter i nærheten betyr at disse under-Neptun de har blitt studert i lang tid og er gjenstand for aktiv debatt blant astronomer. Forslaget som sub-Neptun K2-18b kan være Hycean eksoplanet, er interessant fordi noen astronomer mener at disse verdenene er lovende miljøer for å lete etter bevis på liv på eksoplaneter.

"Våre funn understreker viktigheten av hensyn som tar hensyn til ulike former for beboelige miljøer i jakten på liv på andre planeter," forklarte Nikku Madhusudhan, en astronom ved University of Cambridge og hovedforfatter av papiret som kunngjorde disse resultatene. "Tradisjonelt har søket etter liv på eksoplaneter først og fremst fokusert på de mindre steinplanetene, men de større hyckessiske verdenene er betydelig mer gunstige for å observere atmosfærer." Med andre ord, forskere finner ut at liv også kan eksistere på planeter som ikke er relatert til jorden når det gjelder egenskaper - for eksempel størrelsen.

Metan er et tegn på liv

Overfloden av metan og karbondioksid og mangelen på ammoniakk støtter hypotesen om at det kan være et vannhav under den hydrogenrike atmosfæren (i tilfellet K2-18b). Denne første Webb's observasjonene ga også mulig påvisning av et molekyl kalt dimetylsulfid (DMS). Bare liv produserer det på jorden. Størstedelen av DMS i jordens atmosfære slippes ut fra planteplankton i det marine miljøet. Å verifisere tilstedeværelsen av DMS er imidlertid svært komplisert og krever ytterligere undersøkelser. "Kommende Webb-observasjoner bør kunne bekrefte om DMS faktisk er tilstede i atmosfæren til K2-18b i betydelig konsentrasjon," Madhusudhan forklarte.

Mens K2-18b ligger i den beboelige sonen og nå er kjent for å inneholde karbonbærende molekyler, betyr ikke dette nødvendigvis at planeten kan bære liv. Planetens store størrelse - med en radius 2,6 ganger jordens - betyr at planetens indre sannsynligvis inneholder en stor mantel av høytrykksis som Neptuns, men med en tynnere hydrogenrik atmosfære og en havoverflate. Hycean-verdener antas å ha hav av vann. Det er imidlertid også mulig at havet er for varmt til å være beboelig.

"Selv om denne typen planeter ikke eksisterer i vårt solsystem, er sub-Neptunes den vanligste planettypen kjent så langt i galaksen." forklarte teammedlem Subhajit Sarkar fra Cardiff University. "Vi har oppnådd det mest detaljerte spekteret av sub-Neptuns beboelige sone til dags dato, slik at vi kan oppdage molekylene som eksisterer i atmosfæren."

Spektralanalyse av lys

Karakterisering av atmosfærene til eksoplaneter som K2-18 b (som betyr å identifisere deres gasser og fysiske forhold) er et veldig aktivt område innen astronomi. Imidlertid blir disse planetene bokstavelig talt overskygget av gløden fra deres mye større foreldrestjerner, noe som gjør utforskning av atmosfæren til eksoplaneter spesielt utfordrende.

NASA leter etter liv på andre planeter. Hva om besøkende fra andre planeter allerede er blant oss?

Teamet unngikk denne utfordringen ved å analysere lyset fra foreldrestjernen K2-18b da det passerte gjennom eksoplanetens atmosfære. K2-18b er en transittende eksoplanet, noe som betyr at vi kan oppdage et fall i lysstyrke når den passerer foran vertsstjernen. Slik ble eksoplaneten først oppdaget i 2015 av NASAs K2-oppdrag. Dette betyr at under transitt av en eksoplanet passerer en liten brøkdel av stjernelys gjennom atmosfæren før den når teleskoper som Webb. Passasjen av stjernelys gjennom en eksoplanets atmosfære etterlater spor som astronomer kan sette sammen for å bestemme gassene i den eksoplanetens atmosfære.

"Dette resultatet var bare mulig på grunn av det utvidede bølgelengdeområdet og enestående følsomheten til Webb, som muliggjorde robust deteksjon av spektrale funksjoner med bare to overganger," sa Madhusudhan. "Til sammenligning ga en Webb transittobservasjon sammenlignbar presisjon med åtte Hubble-observasjoner over flere år og over et relativt smalt bølgelengdeområde."

"Disse resultatene er resultatet av bare to observasjoner av K2-18b, med mange flere på vei," forklarte teammedlem Savvas Constantinou fra University of Cambridge. "Det betyr at arbeidet vårt bare er et tidlig utvalg av hva Webb kan observere på eksoplaneter i den beboelige sonen."

Forskerteamet har nå til hensikt å gjennomføre en oppfølgingsundersøkelse ved hjelp av teleskopets Mid-Infrared Instrument (MIRI) spektrograf, som de håper vil ytterligere bekrefte funnene deres og gi ny innsikt i miljøforholdene på K2-18b.

"Vårt endelige mål er å identifisere liv på en beboelig eksoplanet som vil endre vår forståelse av vår plass i universet," konkluderte Madhusudhan. "Våre funn er et lovende skritt mot en dypere forståelse av Hycean-verdener i denne søken."