Потенциальный водный мир, вращающийся вокруг тусклой красной звезды на расстоянии всего в 120 световых лет, стал немного более захватывающим. Исследование атмосферы K2-18b выявило наличие углекислого газа и метана, как ранее предсказывали ученые для планеты-океана с богатой водородом атмосферой, или мира Хайса. Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.
Более того, наблюдения обнаруживают дразнящий намек на диметилсульфид – биологический признак, который, по прогнозам ученых, может быть обнаружен на хайсских мирах. Здесь, на Земле, диметилсульфид производится только жизнью; и большая его часть приходится на морской фитопланктон.
«Наши результаты подчеркивают важность рассмотрения разнообразных обитаемых сред при поиске жизни в других местах», — говорит астроном Никку Мадхусудхан из Кембриджского университета. «Традиционно поиски жизни на экзопланетах сосредотачивались в первую очередь на небольших скалистых планетах, но более крупные хайцевские миры значительно более удобны для атмосферных наблюдений».
В 2019 году это была первая обитаемая зона каменистого мира (в отличие от газообразных, как Юпитер и Сатурн), в атмосфере которой была обнаружена вода. Обитаемая зона — это расстояние от родительской звезды, на котором жидкая вода может сохраняться на поверхности — не настолько далеко, чтобы замерзнуть в лед, и не настолько далеко, чтобы испаряться.
К2-18б сильно отличается от земного. Он значительно крупнее: его масса составляет около 8,6 массы Земли и 2,6 радиуса Земли; и он вращается вокруг красного карлика довольно близко, один раз в 33 дня.
Однако красные карлики холоднее и тусклее Солнца, а это означает, что K2-18b получает такое же звездное излучение, как и Земля.
Мадхусудхан и его коллеги оценили K2-18b в 2020 году и обнаружили, что обитаемость возможна. Они также определили K2-18b как потенциальный мир Хайса в 2021 году.
«Некоторые условия в океанах этих миров могут быть аналогичны обитаемым условиям в океанах Земли, то есть схожие температуры и давления, наличие жидкой воды и энергии звезды», — сказал Мадхусудхан. «Есть много открытых вопросов, но на данном этапе это только первое предположение. Предполагается, что если микробная водная жизнь может формироваться в этих океанах таким же образом, как и на Земле, то некоторые из биосигнатур также могут быть обычными».
Но исследователям требовалось больше данных. Им нужен был космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы поближе вглядеться в атмосферу экзопланеты и поискать признаки. И они, наконец, получили это.
Используя инструменты NIRSpec и NIRISS ближнего инфракрасного диапазона JWST, они дважды наблюдали за K2-18b, когда она вращалась по орбите между нами и своей родительской звездой. Затем они изучили разницу в свете звезды, возникшую в результате путешествия и изменения состава атмосферы экзопланеты.
Когда они разобрали эти изменения, исследователи обнаружили доказательства наличия молекул углерода, углекислого газа и метана. Спектр света также выявил намеки – но только намеки – на диметилсульфид.
Это означает, что наблюдений недостаточно, чтобы определить, является ли К2-18b обитаемой. Но мы мучительно близки.
«Предстоящие наблюдения Уэбба должны быть в состоянии подтвердить, действительно ли диметилсульфид присутствует в атмосфере K2-18 b на значительных уровнях», — говорит Мадхусудхан.
Следующим шагом будет наведение MIRI среднего инфракрасного диапазона JWST на экзопланету, чтобы более подробно изучить возможность присутствия диметилсульфида и искать другие возможные биосигнатуры в атмосфере экзопланеты.
В более широком контексте результаты показывают, что JWST способен обнаруживать биосигнатуры в атмосферах экзопланет, что является важным первым шагом на пути к поиску жизни на другой планете.
«Наша конечная цель — выявление жизни на обитаемой экзопланете, что изменит наше понимание нашего места во Вселенной», — говорит Мадхусудхан. «Наши результаты являются многообещающим шагом на пути к более глубокому пониманию миров Хайса в этом поиске».
