Tyve år siden, næsten på dagen, to konkurrerende hold af astronomer uafhængigt opdaget den første kendte exoplanet transit—en verden, der, set fra Jorden, bestået i hele ansigtet af sin stjerne, at kaste en skygge mod vågent teleskoper her., To årtier senere, transitter er blevet livsnerven i exoplanet-undersøgelser, hvilket giver verdener via rum-teleskoper, såsom NASA ‘ s Kepler-og Transiting Exoplanets Survey Satellit (TESS) – missioner og giver forskere mulighed for ikke kun at måle planetens størrelse og kredsløb, men også dens massefylde og bulk sammensætning. Kort sagt, transiterende verdener har vist sig at være hjørnestenene i den spirende søgen efter Jordens kosmiske tvillinger. Tilbage i 1999 var imidlertid forestillingen om, at disse e .oplanetære skygger overhovedet kunne påvises, så fantastisk, at validering af det tog to gruppers separate indsats.,
Et lignende scenarie er nu spiller ud igen: To forskerhold har annonceret deres uafhængig opdagelse af vand—grundlaget for biologi, som vi kender det—i atmosfæren på en planet passerer døbt K2-18 b. Den planet, der kredser i den beboelige zone om sin stjerne, sweet spot, hvor starlight kan tilstrækkelig varm en verden til at tillade vandet til poolen og flyde på overfladen., En milepæl i søgningen efter udenjordisk liv, resultatet varsler for en nær fremtid, hvor astronomer vil bruge nye, avancerede teleskoper på jorden og i rummet for at nærmere studere den mest lovende planeter omkring solen omkringliggende stjerner.
“Dette er den eneste planet lige nu, at vi kender uden for solsystemet, der har den rigtige temperatur til at støtte vand, der har en atmosfære, og der er vand i den,” siger Angelos Tsiaras, en astronom ved University College London og ledende forfatter af en af de undersøgelser, der blev offentliggjort i dag i Naturen Astronomi., Tsiaras og hans kolleger brugte sofistikerede computermodeller til at drille tegn på vanddamp på K2-18 b fra data indsamlet af Hubble-Rumteleskopet, hvilket gør planeten, siger han, “den bedste kandidat til beboelighed”, der i øjeblikket er kendt.
Hubble-dataene taler ikke med betydning om mængden af vand på K2—18 b-i planetens øvre atmosfære ville enten en fugtighed eller et havs værdi udtrykke et lignende signal. Tsiaras og hans kolleger antyder, at vanddampen kunne udgøre et sted mellem en hundrededel af en procent til halvdelen af K2-18 b ‘ s atmosfære., Pinning ned, hvor meget vand (samt andre gasser som metan, kuldioxid og ammoniak), der vil kræve mere bredbånd observationer ved hjælp af fremtiden plads faciliteter såsom NASA ‘s James Webb Space Telescope, European Space Agency’ s Atmosfæriske Remote-Sensing Infrarød Exoplanet-Large-Undersøgelse (ARIEL) teleskopet og en spirende generation af meget store jordbaserede teleskoper.,
K2-18 b er lidt mere end dobbelt størrelse af Jorden og næsten ni gange så massiv, sandsynligvis med en solid kerne af sten eller is, der er omgivet af en knugende tyk kuvert af brint—og andre gasser, tilsyneladende, herunder vand, damp. Fundet af Kepler i 2015 ligger verden i en 33-dages bane omkring en svag, kølig rød dværgstjerne omkring 110 lysår væk i stjernebilledet Leo. Denne stjerne skinner med mindre end 3 procent lysstyrken af vores egen sol, men fordi K2-18 B kredser så tæt på den, modtager planeten kun 5 procent mere stjernelys end vores egen., Og fordi planeten transiterer, passerer noget af dette stjernelys gennem sin øvre atmosfære på vej til teleskoper her, opsamler og transmitterer information om cocktail af gasser i k2-18 b ‘ s luft.
Otte forskellige tidspunkter mellem 2016 og 2017, et hold, ledet af Björn Benneke fra University of Montreal målt K2-18 b ‘ s transiente atmosfæriske glitre med Hubble Space Telescope, samt med Kepler og Spitzer Space Telescope., Hubble-data frigives ofte til offentligheden, så snart de er samlet, og i dette tilfælde gjorde denne politik det muligt for Tsiaras og hans kolleger at udføre deres undersøgelse. Ligesom Tsiaras ‘s gruppe, separat analyse af Benneke team tyder på eksistensen af en statistisk betydelig del af vanddamp i K2-18 b’ s øvre atmosfære, men også unikt, hvad holdet mener er antydninger af væske-vand dråber kondenserende dybere ned. Det vil sige, Benneke og hans kolleger rapporterer tegn på skyer—og regn. Deres undersøgelse er blevet offentliggjort på preprint-serveren ar .iv.,org og blev sendt til Astronomical Journal for peer-Revie .ed publikation.
“begge undersøgelser viser, at der er en atmosfære og vand på denne planet, hvilket gør resultatet endnu stærkere,” siger Benneke. “At finde vanddamp er fantastisk, men hvad der er så specielt ved K2-18 B er, at vores modeller antyder, at dele af dens atmosfære har tilstrækkelig temperatur og tryk til, at dampen danner dråber flydende vand. Og disse vil, ligesom I jordens atmosfære, danne skyer og falde som regn., Ligesom på jorden skal der være et samspil mellem kondens og fordampning, en aktiv vandcyklus mellem skyerne og den gasformige del af atmosfæren.”
det atmosfæriske område, hvor skyerne kan danne sig, Benneke spekulerer, kunne være relativt behageligt med et tryk på en Jordatmosfære og en temperatur ikke langt fra en typisk stue. “På mange måder er denne planet ikke som Jorden, men i andre er den meget ens. Der er muligvis ingen meningsfuld ‘overflade’ under den tykke gashylster. Og selv om der er, ville det blive udsat for meget høje tryk., Det er umuligt at forestille sig noget som et menneske, der går rundt dernede—men måske kunne en slags ekstrem mikrobe leve i disse vandskyer.”
Overskyet med en Chance for Beboelighed
Nogle forskere kalder K2-18 b og dets ligesindede “super-jords Planeter”, mens andre foretrækker at kalde dem “mini Neptunes.”Men uanset nomenklatur er det mest åbenlyse faktum ved disse objekter, at ingen af dem kredser om vores sol, på trods af at de er den mest rigelige planetariske type i Mælkevejen. Alt, hvad vi virkelig kan vide om dem, kommer i øjeblikket fra ekstrasolære undersøgelser., Og indtil videre viser disse undersøgelser, at de fleste af disse planeter, et sted i størrelse mellem Jorden og Neptun, slet ikke ligner Jorden.
“Jeg kan godt lide at kalde dem ‘hybrid’ planeter, disse verdener med stenede kerner og tykke brintkuverter,” siger Benneke. “Dette er ikke en bare klippe med en tynd atmosfære som Jorden, men det er heller ikke en kæmpe planet som Neptun eller Jupiter.,”
en appel om at studere sådanne mellemverdener—hvoraf mange flere allerede er afdækket af den igangværende TESS—mission-er muligheden for, at de vil afsløre noget grundlæggende om, hvordan planeter i alle størrelser kommer til at være.
“Vi tror, at efter planeter omkring 1,8 gange størrelsen af Jorden, der er en overgang fra rocky til gasformige verdener, der finder sted,” siger Laura Kreidberg, en astronom ved Center for Astrofysik på Harvard University, og Smithsonian Institution (CfA), der ikke tager del i undersøgelserne., “K2-18 B er tæt på den grænse, så giver os vores første glimt af atmosfæren i en verden nær denne overgang.”
Nikole Lewis, en astronom ved Cornell University, som ikke var involveret i enten papir, bemærker, at dette er ikke første gang, skilte af vanddamp, skyer og måske endda regnen har set på verdener uden for solsystemet. Men disse tidligere opdagelser er kommet fra K2-18 BS større, varmere fætre omkring andre stjerner, verdener, der er mere fast på “Neptun” – siden af planetarisk kløft., “K2-18 B repræsenterer et stort skridt på vejen til at undersøge køligere og mindre planeter,” siger hun. “Det har potentialet til at informere os om, hvordan atmosfærer dannes og udvikler sig for planeter i eller i nærheden af beboelses zoneonen omkring røde dværgstjerner, hvilket vil være vigtigt for at forstå den potentielle beboelighed af mindre ‘Jordstore’ planeter.”
vigtigst af alt ville vanddamp på K2-18 b være det bedste bevis på, at små planeter i de beboelige zonesoner af røde dværge overhovedet kan have atmosfærer., I nogle henseender kan diminutive røde dværge slå langt over deres vægt og udsende atmosfæriske eroderende mængder stråling, der topper tidligt i stjernernes liv, lige når nyfødte planeter kan være mest sårbare. Og den håndfuld af tidligere Hubble undersøgelser af lille, tæt på red dwarf verdener har været nedslående: Forsøg på at studere de formodede atmosfære af flere potentielt beboelige planeter passerer en ultradim rød dværg, der kaldes TRAPPIST-1 leveret overbevisende resultater., Og en nyere sonde af LHS 3844 b, en transiterende rød dværgverden, der er en tredjedel større i størrelse end vores egen, antydede, at planeten måske slet ikke har nogen luft.
“Det store flertal af den beboelige rum i universet kan være omkring røde dværge, fordi disse er de mest almindelige stjerner, og de tilfældigvis har masser af stenplaneterne virkelig tæt på dem,” siger Nicolas Cowan, en astronom ved McGill University, der er tilknyttet enten af den nye papirer. “Efter undersøgelsen, der viser, at LHS 3844 B ligner en tør, ufrugtbar sten, begyndte nogle af os at blive bekymrede., Måske ville røde dværgverdener vise sig at være røde sild til astrobiologi.”
den bekymring er, hvorfor K2-18 B er “en enorm aftale”, siger co .an, på trods af sin udpræget uhyre og noget uvurderlige tilstand. “Det antyder, at den mest almindelige planetariske ejendom i universet også kan være beboelig—ikke kun med atmosfærer, men også med vanddamp.”
alligevel er ikke alle overbeviste om, at vanddampens påstande er meget mere end varm luft., “Den statistiske betydning af den påståede opdagelse er ikke stærk,” siger David Charbonneau, en astronom ved CfA, der co-opdagede den første transitplanet tilbage i 1999. I modsætning til det fund, der var baseret på to forskellige datasæt, er den nye opdagelse, der blev delt mellem to hold, kun afhængig af et—fra Hubble, som aldrig var designet til at udføre så delikate, udfordrende målinger. “Ja, det er suggererende,” siger Charbonneau. “Men astronomer har studeret transitplaneter i 20 år, så jeg tror, vi er langt forbi epoken af ‘suggestive’ studier.”