Odkryto egzoplanetę z parą wodną w atmosferze. Która to już z kolei?

Odkrycie tej egzoplanety było możliwe dzięki jeszcze innemu instrumentowi – Kosmicznemu Teleskopowi Keplera. Jego głównym zadaniem było właśnie szukanie planet okrążających inne niż Słońce gwiazdy, w tym skalistych globów pod pewnymi względami podobnych do Ziemi. Został wysłany w kosmos w 2009 r., po czym przez dziewięć lat krążył w tej samej odległości od Słońca, co Ziemia, dzieląc z nią orbitę. W tym czasie odkrył ponad 2600 planet wokół innych gwiazd Drogi Mlecznej. GJ 9827 d jest jedną z nich. Okrąża gwiazdę ciągu głównego typu widmowego K, bardziej pomarańczową i chłodniejszą niż nasze Słońce.

W ramach przeglądu nieba K2 Teleskop Keplera zdołał zidentyfikować nie jedną, a aż trzy planety tej gwiazdy. Planety (określane odpowiednio literami b, c, d, podczas gdy "GJ 9827 a" to sama gwiazda) mają promienie odpowiednio 1,62, 1,27 i 2,09 razy większe od promienia Ziemi. Cały układ planetarny znajduje się, jak na kosmiczne standardy, stosunkowo blisko nas, dzięki czemu został szybko uznany doskonały cel do szczegółowych badań atmosfer egzoplanet. Zarówno sama obecność, jak i skład atmosfery daje nam bardzo wiele informacji o tym, czy dana egzoplaneta jest zamieszkiwalna (z punktu życia biologicznego w znanych nam formach), i czy ewentualnie już teraz może na niej istnieć życie. Pod tymi względami istotna może być na przykład obecność pary wodnej i dwutlenku węgla w jej atmosferze.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Naukowców szczególnie zainteresowała GJ 9827 d. W ramach późniejszego, dedykowanego programu badawczego Kosmiczny Teleskop Hubble’a przyglądał się jej przez trzy lata. Zaobserwowano wtedy 11 tranzytów, podczas których planeta przemieszczała się (z punktu widzenia ziemskiego obserwatora) przed tarczą swojej gwiazdy. W astronomii tranzyt to przejście danego ciała niebieskiego przez tarczę drugiego takiego ciała, obserwowane, gdy oba ciała wraz z ich odległym obserwatorem znajdą się na jednej linii. To właśnie przy pomocy metody tranzytów Teleskop Keplera odkrył wcześniej tysiące planet wokół obcych słońc.

GJ 9827 d jest jedną z najmniejszych egzoplanet obserwowanych przez Hubble'a spośród tych, których atmosfera jest ze sporym prawdopodobieństwem bogata w wodę. Pod tym względem przypomina ona trochę Ziemię, ale na tym podobieństwa zdają się kończyć. Planeta okrąża swoją gwiazdę co 6,2 dnia, a temperatura jej powierzchni wynosi około 427 stopni Celsjusza, czyli mniej więcej tyle, co na Wenus, najgorętszej planecie Układu Słonecznego. Astronomowie sądzą, że jeśli nawet GJ 9827 d jest rzeczywiście tak zwaną planetą oceaniczną, jest to raczej duszny i parny świat podobny do sauny o zabójczych dla nas parametrach, a nie coś w rodzaju wymarzonego, tropikalnego raju.

Praca na ten temat ukazała się w prestiżowym czasopiśmie "The Astrophysical Journal Letters". Zdaniem jej autorów jest jeszcze za wcześnie, aby stwierdzić, jaki dokładnie rodzaj atmosfery ma planeta – trzeba dalszych badań. Autorzy przedstawiają już jednak dwa prawdopodobne scenariusze. W pierwszym para wodna wykryta przez Hubble'a stanowi tylko niewielki ułamek jej całej atmosfery, bogatej w wodór i hel. To najprawdopodobniej oznaczałoby, że odkryto nieznany wcześniej rodzaj planety pozasłonecznej, niemający swojego skalistego odpowiednika w Układzie Słonecznym. W drugim przypadku atmosfera może rzeczywiście składać się głównie z pary wodnej, pozostałej po odparowaniu wodoru i helu, co czyni ją kandydatką na planetę w typie wodnego świata. Planety wodne, zwane też oceanicznymi, cechuje znaczna obfitość wody, przy czym woda ta może występować zarówno w postaci oceanów, jak i oceanów podpowierzchniowych. W czerwcu 2020 roku naukowcy z NASA wysunęli tezę, że z dużym prawdopodobieństwem egzoplanety posiadające rozległe oceany są powszechne w naszej Galaktyce. Sugerują to wyniki modelowania komputerowego.

Już sama obecność dużych ilości wody na planecie tak małej, jak GJ 9827 d, jest przełomowym odkryciem. Również z punktu widzenia kolejnego kosmicznego instrumentu NASA, czyli Teleskopu Jamesa Webba, który jest w stanie badać planety i ich atmosfery znacznie dokładniej, bo również w zakresie niewidzialnej dla nas podczerwieni. Może wykryć w nich między innymi cząsteczki zawierające węgiel, takie jak tlenek węgla, dwutlenek węgla i metan. To właśnie węgiel jest uważany za podstawowy budulec znanego nam życia. A gdy już uda się dokładniej określić skład chemiczny egzoplanety, można też porównać go ze składem okrążonej przez nią gwiazdy, a dzięki temu i dowiedzieć się, w jaki sposób konkretna planeta powstała.

Astronomowie podkreślają, że odkrycie GJ 9827 d jest ważnym krokiem w badaniach różnorodności składu atmosfer planet skalistych, czyli tych, które są mniej więcej wielkości Ziemi i mają stałą powierzchnię. Czy jednak sama para wodna na innych planetach jest rzadkością? Wbrew pozorom jest dość powszechna w Układzie Słonecznym, więc nasuwa się podejrzenie, że może być podobnie i w innych układach planetarnych. W naszym układzie wykryto ją między innymi w atmosferach wszystkich planet, a także… Słońca. W dużej mierze tworzy też warkocze kometarne. W śladowych ilościach jest obecna nawet na Księżycu.

Obecność pary wodnej potwierdzono już wielokrotnie poza Układem Słonecznym. Analiza spektroskopowa planety pozasłonecznej HD 209458 b (którą odkryto jeszcze w 1999 roku) wykazała, że para wodna występuje w jej atmosferze obok tlenu i węgla. Był to pierwszy taki przypadek planety spoza naszego układu. Inne przykłady egzoplanet z wyraźnymi oznakami obecności pary wodnej to HAT-P-11b i K2-18b. Pierwsza została odkryta w roku 2009, okrąża gwiazdę o barwie pomarańczowej i jest tylko nieco większa od Neptuna. W 2014 ogłoszono, że w jej atmosferze wykryto molekuły pary wodnej, co było sporą sensacją: była to wówczas najmniejsza planeta z taką atmosferą. K2-18b krąży z kolei wokół czerwonego karła, ale, co ważne, w jego strefie zamieszkiwalnej, czyli w takiej średniej odległości od gwiazdy, w której ze względu na panujące temperatury woda może występować także w postaci ciekłej. Ta planeta jest znacznie mniejsza od Neptuna, odkrył ją Teleskop Keplera, a jej atmosferę zbadał niedawno lepiej Teleskop Webba. Dziś wiemy, że w jej składzie jest nie tylko para wodna, ale także dwutlenek węgla i metan, co stanowi pierwszy taki przypadek wśród planet krążących w ekosferze.

Od tego czasu odkryto kolejne pozasłoneczne globy, na których udało się wykryć ślady wody – czy to w formie gazowej, czy ciekłej. Oto ich (niekoniecznie pełna) lista.

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora