Ученые НАСА обнаружили доказательства наличия метана и углекислого газа (CO2) в атмосфере K2-18 b, экзопланеты, которая в 8,6 раз больше Земли. Это открытие дает представление о планете, не похожей ни на что в нашей Солнечной системе, и дополняет недавние исследования, которые предполагают, что K2-18 b может быть планетой-океаном с богатой водородом атмосферой. В атмосфере планеты также есть интересная молекула.

Новые данные о свойствах атмосферы этой экзопланеты были получены в результате наблюдений, проведенных с помощью космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST). Это новое исследование основано на предыдущих исследованиях 2020 и 2021 годов с использованием предшественников Уэбба — Хаббла и Кеплера. K2-18 b вращается вокруг карликовой звезды K2-18 и находится в нескольких световых годах от Земли в созвездии Льва.

Ранее исследователи предположили, что K2-18 принадлежала к новому классу экзопланет, называемому «Хайсейские миры». Название происходит от комбинации слов «водород» и «океан», поскольку эти миры покрыты водородной атмосферой и могут поддерживать океаны. Водные миры очень интересны для астробиологов, поскольку без воды не может быть жизни. Однако исследования обитаемости хайских миров не очень подробны.

Новое исследование с использованием инструментов JWST выявило метан и углекислый газ в богатой водородом атмосфере K2-18 b. Это подтверждает гипотезу о том, что на планете может существовать водный океан. Наблюдения также позволили обнаружить молекулу под названием диметилсульфид (ДМС). На Земле ДМС производят только живые организмы.

«Наши результаты подчеркивают важность рассмотрения разнообразных обитаемых сред при поиске жизни в других местах», — заявил в пресс-релизе Никку Мадхусудхан, астроном из Кембриджского университета и ведущий автор статьи, объявляющей об этих результатах.

Тайны К2-18 б

K2-18 b находится в том, что НАСА называет обитаемой зоной, областью вокруг звезды, где могут присутствовать планеты с жидкой водой. Его внутренняя часть, вероятно, имеет большую мантию из льда высокого давления, похожую на Нептун, но с более тонкой атмосферой, богатой водородом, и атмосферой океана. Однако океан может быть слишком горячим, чтобы быть пригодным для жизни или жидким.

Описание атмосфер экзопланет, таких как K2-18 b, предполагает определение их газового состава и физических свойств. Это очень динамичная и сложная область астрономии, особенно потому, что эти экзопланеты затмеваются ярким светом своих более крупных родительских звезд.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи анализируют, может ли свет исходить от родительской звезды K2-18 b, когда она проходила через атмосферу экзопланеты. Представьте себе: когда планета проходит перед своей звездой, она блокирует часть света звезды. Но другая часть света звезды проходит прямо над планетой, через ее атмосферу. Этот проход оставляет следы, которые астрономы могут изучить, чтобы лучше понять атмосферу экзопланеты.

«Этот результат стал возможен только благодаря расширенному диапазону длин волн и беспрецедентной чувствительности Уэбба, который позволил надежно обнаружить спектральные особенности всего за два прохождения», — сказал Мадхусудхан. «Для сравнения, одно транзитное наблюдение с Уэббом обеспечило точность, сопоставимую с восемью наблюдениями с Хабблом».

Далее команда намерена провести последующие исследования, которые, как они надеются, в дальнейшем подтвердят их выводы и дадут новое представление об условиях окружающей среды на K2-18 b. Они будут использовать спектрограф Mid-InfraRed Instrument (MIRI) Уэбба для поиска химических сигнатур, называемых биомаркерами, включая диметилсульфид (DMS), которые могут указывать на наличие биологической активности.

Исследователи особенно воодушевлены потенциалом этой молекулы, поскольку на Земле ДМС производится только жизнью.

Если бы то же самое произошло на этой планете, это, возможно, стало бы самым большим признаком жизни за пределами нашей Солнечной системы.

Статья опубликована в Письма из астрофизического журнала .