Teleskop Webba wykrył metan i dwutlenek węgla w atmosferze egzoplanety K2‑18 b

K2-18b została dostrzeżona w 2015 roku. Badacze ustalili wtedy, że krąży ona w ekosferze - miejscu na orbicie wokół gwiazdy, gdzie mogą panować warunki sprzyjające powstaniu życia. Najistotniejszym elementem ekosfery jest możliwość występowania wody w stanie ciekłym, która jest kluczowym elementem w utrzymaniu warunków sprzyjających życiu. Przynajmniej życiu, jakie znamy.

W dalszych badaniach odkryto tam również parę wodną, wskazując także na obecność wodoru i helu w atmosferze planety. To sugerowało, że planeta ta może być pokryta oceanami. Dlatego astronomowie skierowali w jej stronę Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Dane z obserwacji pozwoliły na ustalenie, że na egzoplanecie znajdują się cząsteczki dwutlenku węgla oraz metan.

K2-18 b krąży wokół białego karła o nazwie K2-18, znajdującego się w gwiazdozbiorze Lwa, w odległości 120 lat świetlnych od Słońca. Egzoplaneta jest około 8,6 razy masywniejsza od Ziemi. Po raz pierwszy zaobserwowano K2-18 b za pomocą Teleskopu Hubble'a. Od tamtej pory świat ten fascynuje naukowców, którzy toczą debaty na temat możliwego składu atmosfery podobnych obiektów.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Niektórzy astronomowie uważają, że planety takie jak K2-18 b są obiecującymi miejscami do poszukiwania śladów życia pozaziemskiego. – Wcześniej skupialiśmy się głównie na mniejszych, skalistych obiektach. Jednak musimy uwzględniać też większe planety, bo łatwiej nam zbadać skład ich atmosfer – wyjaśnia Nikku Madhusudhan, astronom z Uniwersytetu w Cambridge i główny autor artykułu opisującego odkrycie, który niedługo ukaże się w czasopiśmie "The Astrophysical Journal Letters", a obecnie możne się z nim zapoznać w bazie pre-printów arXiv (DOI: arXiv:2309.05566).

Obfitość wodoru, metanu i dwutlenku węgla oraz brak amoniaku potwierdzają hipotezę, że na K2-18 b może znajdować się woda. Wstępne obserwacje Webba umożliwiły również wykrycie siarczku dimetylu ((CH3)2S). Na Ziemi jest on wytwarzany głównie przez fitoplankton.

Nie oznacza to jednak, że na egzoplanecie istnieje życie. Nawet jeśli na jej powierzchni znajdują się oceany pełne wody, to może być ona zbyt gorąca lub zbyt zimna, aby umożliwiała przetrwanie jakichkolwiek organizmów.

– Nie ma podobnych planet w naszym Układzie Słonecznym. Ale to właśnie tego typu egzoplanety wykrywamy najczęściej – wyjaśnia współautor badań Subhajit Sarkar z Uniwersytetu w Cardiff.

Charakteryzowanie atmosfer egzoplanet – czyli identyfikacja występujących w nich substancji i warunków fizycznych – to dynamicznie rozwijający się obszar astronomii. Gdy odległa planeta okrąża swoją gwiazdę macierzystą, to przysłania na jakiś czas jej blask. Podczas podobnych tranzytów niewielka część światła emitowanego przez gwiazdę przechodzi przez atmosferę egzoplanety. Pozostawia to ślady, które wychwytują teleskopy i które potem analizują naukowcy.

– Mogliśmy dokonać odkrycia tylko dzięki niesamowitym możliwościom teleskopu Webba, w tym niespotykanej czułości i poszerzonemu zakresowi rejestrowanych długości fal – mówi Madhusudhan. Jego zdaniem już jedna obserwacja przy pomocy Webba daje więcej informacji, niż lata badań prowadzone przez Hubble’a.

– Nasza praca to wynik zaledwie dwóch obserwacji K2-18 b przez teleskop Webba. To zatem jedynie demonstracja możliwości tego teleskopu. Przed nami jeszcze wiele odkryć dotyczących atmosfer egzoplanet znajdujących się w ekostrefach. Liczne badania są w toku – mówi współautor artykułu Savvas Constantinou z Uniwersytetu w Cambridge.

Zespół nadal zamierza obserwować K2-18 b. – Naszym celem jest udowodnienie, że na odległych planetach istnieje życie. Zmieniłoby to wszystko w naszym rozumieniu rzeczywistości – konkluduje Madhusudhan.

Źródło: NASA, fot. NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Science: N. Madhusudhan (Cambridge University)