Новые исследования космического телескопа НАСА космического телескопа Джеймса Вебба открыл экзопланету K2-18b, которая в 8,6 раз массивнее Земли. В ходе расследования были обнаружены молекулы, содержащие углерод, метан и углекислый газ. Открытие Уэбба дополняет недавние исследования, которые предполагают, что K2-18b может быть экзопланетой Хайса, которая может иметь богатую водородом атмосферу и поверхность покрыта водой океана. Первый взгляд на свойства атмосферы этой экзопланеты в обитаемой зоне был сделан наблюдения космического телескопа Хаббл НАСА, что послужило толчком к дальнейшим исследованиям, которые с тех пор изменили наше понимание Вселенной.

K2-18b вращается вокруг холодного карлика К2-18 v. обитаемая зона и находится в 120 световых годах от Земли в созвездии Льва. Экзопланеты, подобные K2-18b, размером между Землей и Нептуном, не похожи ни на что в нашей Солнечной системе. Отсутствие эквивалентных соседних планет означает, что эти субнептун они изучаются уже давно и являются предметом активных дискуссий среди астрономов. Предположение о том, что субнептун K2-18b может быть Гисейская экзопланета, интересен тем, что некоторые астрономы считают, что эти миры являются многообещающей средой для поиска доказательств жизни на экзопланетах.

«Наши результаты подчеркивают важность соображений, которые принимают во внимание различные формы обитаемой среды при поиске жизни на других планетах», объяснил Никку Мадхусудхан, астроном из Кембриджского университета и ведущий автор статьи, объявляющей об этих результатах. «Традиционно поиски жизни на экзопланетах сосредотачивались в первую очередь на небольших скалистых планетах, но более крупные миры Хикеля значительно более благоприятны для наблюдения за атмосферой». Иными словами, учёные выясняют, что жизнь могла существовать и на планетах, не родственных Земле по характеристикам — например, размеру.

Метан – признак жизни

Обилие метана и углекислого газа, а также отсутствие аммиака подтверждают гипотезу о том, что под богатой водородом атмосферой (в случае K2-18b) может существовать водный океан. Этот первоначальный Уэбб наблюдения также обеспечили возможное обнаружение молекулы под названием диметилсульфид (ДМС). Только жизнь производит его на Земле. Большая часть DMS в атмосфере Земли выделяется из фитопланктона морской среды. Однако проверка наличия DMS очень сложна и требует дальнейшего расследования. «Предстоящие наблюдения Уэбба должны быть в состоянии подтвердить, действительно ли DMS присутствует в атмосфере K2-18b в значительной концентрации», Мадхусудхан объяснил.

Хотя K2-18b находится в обитаемой зоне и, как теперь известно, содержит молекулы, содержащие углерод, это не обязательно означает, что на планете может поддерживаться жизнь. Большой размер планеты — радиус в 2,6 раза больше земного — означает, что внутренняя часть планеты, вероятно, содержит большую мантию из льда высокого давления, как у Нептуна, но с более тонкой, богатой водородом атмосферой и океанической поверхностью. Считается, что в гисейских мирах есть океаны воды. Однако также возможно, что океан слишком горячий, чтобы быть пригодным для жизни.

«Хотя этого типа планет не существует в нашей Солнечной системе, субнептуны являются наиболее распространенным типом планет, известных на данный момент в галактике», объяснил член команды Субхаджит Саркар из Кардиффского университета. «На сегодняшний день мы получили наиболее подробный спектр обитаемой зоны субНептуна, что позволяет нам обнаружить молекулы, существующие в его атмосфере».

Спектральный анализ света

Характеристика атмосфер экзопланет, таких как K2-18 b (что означает определение их газов и физических условий), является очень активной областью астрономии. Однако эти планеты буквально затмеваются сиянием своих гораздо более крупных родительских звезд, что делает исследование атмосфер экзопланет особенно сложным.

НАСА ищет жизнь на других планетах. Что, если гости с других планет уже среди нас?

Команда избежала этой проблемы, проанализировав свет родительской звезды K2-18b, когда она проходила через атмосферу экзопланеты. K2-18b — транзитная экзопланета, а это означает, что мы можем обнаружить падение яркости, когда она проходит перед своей родительской звездой. Именно так экзопланета была впервые обнаружена в 2015 году миссией НАСА К2. Это означает, что во время прохождения экзопланеты крошечная часть звездного света проходит через ее атмосферу, прежде чем достичь таких телескопов, как Уэбб. Прохождение звездного света через атмосферу экзопланеты оставляет следы, которые астрономы могут собрать воедино, чтобы определить газы в атмосфере этой экзопланеты.

«Этот результат стал возможен только благодаря расширенному диапазону длин волн и беспрецедентной чувствительности Уэбба, который позволил надежно обнаружить спектральные особенности всего за два перехода», — сказал Мадхусудхан. «Для сравнения, одно транзитное наблюдение Уэбба обеспечило точность, сравнимую с восемью наблюдениями Хаббла за несколько лет и в относительно узком диапазоне длин волн».

«Эти результаты являются результатом всего двух наблюдений K2-18b, и еще многие ожидаются в пути», объяснил член команды Саввас Константину из Кембриджского университета. «Это означает, что наша работа — всего лишь ранний образец того, что Уэбб может наблюдать на экзопланетах в обитаемой зоне».

Теперь команда ученых намерена провести последующее исследование с использованием спектрографа среднего инфракрасного диапазона телескопа (MIRI), который, как они надеются, еще больше подтвердит их выводы и предоставит новое понимание условий окружающей среды на K2-18b.

«Наша конечная цель — обнаружить жизнь на обитаемой экзопланете, которая изменит наше понимание нашего места во Вселенной», заключил Мадхусудхан. «Наши результаты являются многообещающим шагом на пути к более глубокому пониманию миров Хайса в этом поиске».