Tjue år siden, nesten på dagen, to konkurrerende team av astronomer uavhengig oppdaget den første kjente transitt exoplanet—en verden som, sett fra Jorden, gikk over ansiktet av sin stjerne, kaster en skygge mot våkent teleskoper her., To tiår senere, transporter har blitt selve livsnerven i exoplanet studier, som gir tusenvis av verdener via space teleskoper som nasas Kepler og Transitt Exoplanet Undersøkelsen Satellitt (TESS) oppdrag og slik at forskere ikke bare å måle en planetens størrelse og bane, men også dens tetthet og bulk sammensetning. Kort sagt, transittering verdener har vist seg å være den keystones i den voksende søk etter Jordens kosmiske tvillinger. Tilbake i 1999, men den oppfatningen at disse exoplanetary skygger ville bli synlig på alle ble så fantastisk som å validere det tok separat innsats av to grupper.,
Et lignende scenario er nå å spille ut igjen: To vitenskapelige lagene har annonsert sin uavhengige oppdagelsen av vann—grunnlaget for biologi, som vi vet det—i den atmosfære av en transittering planet kalt K2-18 b. Planeten går i bane i beboelig sone sin stjerne, sweet spot som starlight kan tilstrekkelig varm en verden for å gi vann til basseng og flyte på overflaten., En milepæl i søk etter utenomjordisk liv, resultatet portends en nær fremtid der astronomer vil bruke nye, avanserte teleskoper på bakken og i verdensrommet til dypere studie av de mest lovende planeter rundt solen vår er nærliggende stjerner.
«Dette er den eneste planeten akkurat nå som vi vet utenfor solsystemet som har riktig temperatur for å støtte vann, som har atmosfære og som har vann i det,» sier Angelos Tsiaras, en astronom ved University College London og hovedforfatter av en av de studier som ble publisert i dag i Naturen Astronomi., Tsiaras og hans kolleger brukte avanserte datamodeller for å lokke ut skiltene av vanndamp på K2-18 b, fra data som er samlet inn av Hubble-Teleskopet, noe som gjør planeten, sier han, «den beste kandidaten for beboelighet» i dag kjent.
Hubble-data ikke snakke med betydning om volumet av vann på K2-18 b—i jordens øvre atmosfære, enten en eim av fuktighet eller et hav som er verdt å skulle uttrykke et lignende signal. Tsiaras og hans kolleger foreslår vanndamp kunne gjøre opp hvor som helst mellom en hundredel av en prosent til halvparten av K2-18 b atmosfære., Låsing ned akkurat hvor mye vann (så vel som andre gasser, som metan, karbondioksid og ammoniakk) er at det vil kreve mer bredbånd observasjoner av fremtidig plass fasiliteter som nasas James Webb Space Telescope, European Space Agency Atmosfæriske Ekstern-Sensing Infrarød Exoplanet Stor-Undersøkelsen (ARIEL) teleskop og en begynnende generasjon av svært store bakkebaserte teleskoper.,
K2-18 b er litt mer enn to ganger størrelsen av Jord og nesten ni ganger så massiv, sannsynligvis med en solid kjerne av stein eller is omgitt av en trykkende tykk konvolutt av hydrogen og andre gasser, som tydeligvis blant annet vanndamp. Funnet av Kepler i 2015, verden nestles i en 33-dag bane rundt et mørkt, kjølig rød dverg-stjerners noen 110 lysår unna, i stjernebildet Leo. Som stjerne skinner med mindre enn 3 prosent lysstyrke av vår egen sol, men fordi K2-18 b baner så nært opp til det, planeten mottar bare 5 prosent mer starlight enn vår egen., Og fordi planeten transporter, noe av det starlight går gjennom øvre atmosfære på vei til teleskoper her, plukke opp og overføre informasjon om blandingen av gasser i K2-18 b luften.
Åtte ulike tider mellom 2016 og 2017, et team ledet av Björn Benneke av University of Montreal målt K2-18 b er forbigående atmosfæriske skimmer med Hubble-Teleskopet, så vel som med Kepler og Spitzer Space Telescope., Hubble data er ofte gitt ut til publikum så snart de er samlet, og i dette tilfellet, at politikken tillatt Tsiaras og hans co-arbeidere til å utføre sin studie. Akkurat som Tsiaras ‘ s gruppe, separat analyse av Benneke team antyder eksistensen av en statistisk signifikant brøkdel av vanndamp i K2-18 b øvre atmosfære—men også unikt, hva teamet hevder er hint av væske-vann dråper kondenserende dypere ned. Det er, Benneke og hans kolleger rapport bevis på skyer og regn. Deres studie har blitt lagt ut på preprint server arXiv.,org og ble sendt til Astronomiske Tidsskrift for fagfellevurderte publikasjonen.
«Begge studiene viser at det er en atmosfære og vann på denne planeten, som gjør resultatet enda sterkere,» Benneke sier. «Finne vanndamp er flott, men hva er så spesielt med K2-18 b er at våre modeller foreslår at deler av sin atmosfære har tilstrekkelig temperatur og trykk for at damp for å danne dråper av flytende vann. Og disse, som i Jordens atmosfære, vil danne skyer og falle som regn., Akkurat som på Jorden, det bør være et samspill mellom kondensasjon og fordampning, en aktiv vann syklus mellom skyene og gassformig delen av atmosfæren.»
Den atmosfæriske regionen som kan danne skyer, Benneke spekulerer, kan være relativt behagelig, med et trykk på en Jorden atmosfære og en temperatur som ikke er langt fra en typisk stue. «På mange måter, denne planeten er ikke lik Jorden, men i andre, det er veldig likt. Det kan være noe meningsfullt ‘overflate’ under den tykke gass-konvolutt. Og selv om det er, det ville være utsatt for svært høye trykk., Det er usannsynlig å tenke seg noe som et menneske går rundt der nede—men kanskje noen slags ekstrem mikrobe kunne leve i de vann skyene.»
Overskyet, med en Sjanse til Beboelighet
Noen forskere kaller K2-18 b og ilk sin «super Jordarter», mens andre foretrekker å kalle dem «mini Neptunes.»Men uavhengig av nomenklatur, den mest apenbare faktum om disse objektene er at ingen av dem i bane rundt vår egen sol, til tross for å være den mest rikelig planetarisk type i melkeveien. Alle kan vi virkelig kjenner dem i dag kommer fra extrasolar studier., Og så langt, de studier viser at de fleste av disse planetene, et sted i størrelse mellom Jorden og Neptun, er ikke veldig mye som Jorden.
«jeg liker å kalle dem ‘hybrid’ planetene, disse verdener med rocky kjerner og tykk hydrogen konvolutter,» Benneke sier. «Dette er ikke et svaberg med en tynn atmosfære som Jorden, men dette er heller ikke en gigantisk planet som Neptune eller Jupiter.,»
En appell om å studere slike mellomliggende verdener—mange flere som allerede er avdekket ved den pågående TESS oppgave—er muligheten for at de vil avsløre noe grunnleggende om hvordan planeter i alle størrelser kommet for å bli.
«Vi tror at for planetene et sted rundt 1,8 ganger størrelsen på Jorden, er det en overgang fra steinete til gassform verdener som skjer,» sier Laura Kreidberg, en astronom ved Senter for Astrofysikk ved Harvard University og the Smithsonian Institution (CfA), som ikke tar del i studiene., «K2-18 b ligger nær den grensen, så er det å gi oss vårt første glimt inn i den atmosfæren av en verden som er i nærheten av denne overgangen.»
Nikole Lewis, en astronom ved Cornell University, som ikke var involvert i enten på papir, merk at dette er ikke første gang skilt av vanndamp, skyer og kanskje til og med regn har vært sett på verdener utenfor solsystemet. Men de tidligere funn har kommet fra K2-18 b er større og varmere søskenbarn rundt andre stjerner, verdener som er tettere på «Neptun» side av den planetariske dele., «K2-18 b representerer et stort skritt på veien til sondering kjøligere og mindre planeter,» sier hun. «Det har potensial til å informere oss om hvordan atmosfærer dannes og utvikler seg for planetene på eller i nærheten av den beboelige sonen rundt røde dverger, stjerner, som vil være viktig for å forstå den potensielle beboelighet av mindre «Jord-sized» planeter.»
viktigst, vanndamp på K2-18 b ville være det beste beviset likevel at små planeter i den beboelige soner av røde dverger kan ha atmosfærer i det hele tatt., I noen henseender, lille røde dverger kan slå godt over vekten sin, og skaper atmosfære-svekker mengder stråling som peak tidlig i stjernenes liv bare når nyfødte planeter kan være mest sårbare. Og den håndfull av tidligere Hubble studier av små, i nærheten-i rød dverg verdener har vært nedslående: Forsøk på å studere den antatte atmosfærer av flere potensielt beboelige planeter i transitt en ultradim rød dverg kalt TRAPPIST-1 gitt mangelfulle resultater., Og en nyere probe av LHS 3844 b, en transittering rød dverg verden til et tredje større i størrelse enn vår egen, foreslo at planeten kan vel ha noe luft i det hele tatt.
«Det store flertallet av den beboelige plass i universet kan være rundt røde dverger, fordi disse er de mest vanlige stjerner, og de måtte ha massevis av rocky planeter virkelig nær til dem,» sier Nicolas Cowan, en astronom ved McGill University, som er utenforstående med en av de nye papirer. «Etter studie som viser LHS 3844 b ser ut som en tørr, øde rock, noen av oss begynte å bli bekymret., Kanskje rød dverg verdener ville slå ut for å være rød sild for astrobiology.»
At bekymring er derfor K2-18 b er «en stor avtale,» Cowan sier, til tross for sin tydelig unearthly og noe unhospitable staten. «Det tyder på de mest vanlige global real estate i universet kan også være beboelig—ikke bare med atmosfærer, men med vanndamp, også.»
likevel, ikke alle er overbevist om krav til vanndamp er mye mer enn varm luft., «Den statistiske betydningen av de hevdet påvisning er ikke sterk,» sier David Charbonneau, en astronom ved CfA, som co-oppdaget den første transitt planeten tilbake i 1999. I motsetning til det å finne, som var basert på to ulike datasett, det nye oljefunnet som ble delt mellom to lag som er avhengig av bare ett—fra Hubble, som aldri ble designet for å utføre slike delikate, utfordrende målinger. «Ja, det er tankevekkende,» Charbonneau sier. «Men astronomer har studert transitt planeter i 20 år, så jeg tror vi er godt forbi den epoken av ‘tyder’ studier.”