Nový výzkum vesmírného dalekohledu नासा जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप objevil exoplanetu K2-18b, která je 8,6krát hmotnější než Země. Během zkoumání byly zjištěny molekuly obsahující uhlík, metan a oxid uhličitý. Webbův objev se přidává k nedávným studiím, které naznačují, že K2-18b by mohla být Hyceanská exoplaneta, která má potenciál mít atmosféru bohatou na vodík a povrch pokrytý vodním oceánem. První pohled na atmosférické vlastnosti této exoplanety v obyvatelné zóně pochází z pozorování Hubbleovým vesmírným teleskopem NASA, která podnítila další studie, které od té doby změnily naše chápání vesmíru.

K2-18b obíhá kolem chladné trpasličí hvězdy K2-18 v obyvatelné zóně a leží 120 světelných let od Země v souhvězdí Lva. Exoplanety jako K2-18b, které mají velikost mezi Zemí a Neptunem, se nepodobají ničemu v naší sluneční soustavě. Tento nedostatek ekvivalentních blízkých planet znamená, že tyto sub-Neptuny jsou dlouhodobě zkoumány a jsou předmětem aktivní debaty mezi astronomy. Návrh, že by sub-Neptun K2-18b mohl být hyceanskou exoplanetou, je zajímavý, protože někteří astronomové věří, že tyto světy jsou slibným prostředím pro hledání důkazů života na exoplanetách.

„Naše zjištění podtrhují důležitost úvah, které zohledňují různé formy obyvatelných prostředí při hledání života na jiných planetách,“ vysvětlil Nikku Madhusudhan, astronom z University of Cambridge a hlavní autor článku oznamujícího tyto výsledky. „Tradičně se hledání života na exoplanetách soustředilo především na menší kamenné planety, ale větší hykéské světy jsou výrazně příznivější pro pozorování atmosféry.“ Vědci jinými slovy přicházejí na to, že by život mohl existovat i na planetách, které nejsou svými vlastnostmi příbuzné planetě Zemi – například její velikost.

Metan je známkou života

Množství metanu a oxidu uhličitého a nedostatek amoniaku podporují hypotézu, že pod atmosférou bohatou na vodík (v případě K2-18b) může být vodní oceán. Tato počáteční Webbova pozorování také poskytla možnou detekci molekuly zvané dimethylsulfid (DMS). Na Zemi ji produkuje pouze život. Převážná část DMS v zemské atmosféře je emitována z fytoplanktonu v mořském prostředí. Ověření přítomnosti DMS je ale velmi složité a vyžaduje další zkoumání. „Nadcházející pozorování Webba by měla být schopna potvrdit, zda se DMS skutečně vyskytuje v atmosféře K2-18b ve významné koncentraci,“ vysvětlil Madhusudhan.

Zatímco K2-18b leží v obyvatelné zóně a nyní je známo, že obsahuje molekuly nesoucí uhlík, nemusí to nutně znamenat, že planeta může podporovat život. Velká velikost planety – s poloměrem 2,6krát větším než je poloměr Země – znamená, že vnitřek planety pravděpodobně obsahuje velký plášť vysokotlakého ledu, jako je na planetě Neptun, ale s tenčí atmosférou bohatou na vodík a povrchem z oceánu. Předpokládá se, že hyceánské světy mají oceány vody. Je však také možné, že oceán je příliš horký na to, aby byl obyvatelný.

„Ačkoli tento druh planet v naší sluneční soustavě neexistuje, sub-Neptuny jsou nejběžnějším typem dosud známých planet v galaxii,“ vysvětlil člen týmu Subhajit Sarkar z Cardiffské univerzity. „Doposud jsme získali nejpodrobnější spektrum obyvatelné zóny sub-Neptunu, což nám umožnilo zjistit molekuly, které existují v jeho atmosféře.“

Spektrální analýza světla

Charakterizace atmosfér exoplanet, jako je K2-18 b (což znamená identifikace jejich plynů a fyzikálních podmínek) je velmi aktivní oblastí v astronomii. Tyto planety jsou však zastíněny doslova září jejich mnohem větších mateřských hvězd, což činí průzkum atmosféry exoplanet obzvláště náročným.

NASA hledá život na jiných planetách. Co když už jsou návštěvníci z jiných planet dávno mezi námi?

Tým se této výzvě vyhnul analýzou světla z mateřské hvězdy K2-18b při průchodu atmosférou exoplanety. K2-18b je tranzitní exoplaneta, což znamená, že můžeme detekovat pokles jasnosti, když prochází před svojí hostitelskou hvězdou. Takto byla exoplaneta poprvé objevena v roce 2015 pomocí mise NASA K2. To znamená, že během přechodů exoplanety nepatrný zlomek světla hvězd projde její atmosférou, než se dostane k dalekohledům, jako je Webb. Průchod hvězdného světla atmosférou exoplanety zanechává stopy, které mohou astronomové poskládat, aby určili plyny v atmosféře této exoplanety.

„Tento výsledek byl možný pouze díky rozšířenému rozsahu vlnových délek a bezprecedentní citlivosti Webba, která umožnila robustní detekci spektrálních rysů s pouhými dvěma přechody,“ řekl Madhusudhan. „Pro srovnání, jedno tranzitní pozorování s Webbem poskytlo srovnatelnou přesnost jako osm pozorování s Hubbleem prováděným během několika let a v relativně úzkém rozsahu vlnových délek.“

„Tyto výsledky jsou výsledkem pouhých dvou pozorování K2-18b, přičemž mnoho dalších je na cestě,“ vysvětlil člen týmu Savvas Constantinou z University of Cambridge. „To znamená, že naše práce je jen brzkou ukázkou toho, co Webb dokáže pozorovat na exoplanetách v obyvatelné zóně.“

Tým vědců má nyní v úmyslu provést následný výzkum pomocí spektrografu Mid-Infrared Instrument (MIRI) dalekohledu, u kterého doufají, že dále potvrdí jejich zjištění a poskytne nové poznatky o podmínkách prostředí na K2-18b.

„Naším konečným cílem je identifikace života na obyvatelné exoplanetě, která by změnila naše chápání našeho místa ve vesmíru,“ uzavřel Madhusudhan. „Naše zjištění jsou slibným krokem k hlubšímu porozumění hyceánským světům v tomto hledání.“