dwadzieścia lat temu, prawie do dnia dzisiejszego, dwa konkurujące ze sobą zespoły astronomów niezależnie odkryły pierwszą znaną egzoplanetę tranzytową—świat, który oglądany z ziemi przechodził przez powierzchnię swojej gwiazdy, rzucając cień w stronę obserwujących teleskopów., Dwie dekady później tranzyty stały się siłą napędową badań egzoplanet, dając tysiące światów za pomocą teleskopów kosmicznych, takich jak NASA Kepler i Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), i umożliwiając badaczom nie tylko ocenę wielkości i orbity planety, ale także jej gęstości i składu masy. Krótko mówiąc, Przelotne światy okazały się kluczami w rosnących poszukiwaniach kosmicznych bliźniaków Ziemi. Jednak już w 1999 roku przekonanie, że te cienie egzoplanetarne będą w ogóle wykrywalne, było tak fantastyczne, że ich Walidacja wymagała odrębnych wysiłków dwóch grup.,
podobny scenariusz jest teraz odtwarzany ponownie: dwa zespoły naukowe ogłosiły swoje niezależne odkrycie wody—podstawy biologii, jaką znamy—w atmosferze planety tranzyt nazwany K2-18 b. planeta krąży w strefie zamieszkania swojej gwiazdy, w słodkim miejscu, w którym światło gwiazd może wystarczająco ogrzać świat, aby woda mogła się gromadzić i przepływać na jej powierzchni., Wynik ten jest kamieniem milowym w poszukiwaniu życia obcych i zapowiada niedaleką przyszłość, w której astronomowie będą używać nowych, zaawansowanych teleskopów na ziemi i w kosmosie, aby głębiej badać najbardziej obiecujące planety wokół sąsiednich gwiazd naszego Słońca.
„jest to obecnie jedyna planeta poza Układem Słonecznym, która ma odpowiednią temperaturę, aby utrzymać wodę, która ma atmosferę i która ma w sobie wodę”, mówi Angelos Tsiaras, astronom z University College London i główny autor jednego z badań, które zostały opublikowane dzisiaj w Nature Astronomy., Tsiaras i jego współpracownicy użyli zaawansowanych modeli komputerowych, aby dokuczyć znakom pary wodnej na K2-18 b z danych zebranych przez Kosmiczny Teleskop Hubble ' a, czyniąc planetę, jak mówi, „najlepszym kandydatem do zamieszkania” obecnie znanym.
dane Hubble ' a nie mówią ze znaczeniem o objętości wody na K2-18 b—w górnej atmosferze planety, albo powiew wilgoci, albo wartość Oceanu wyrażałaby podobny sygnał. Tsiaras i jego współpracownicy sugerują, że para wodna może stanowić od stu procent do połowy atmosfery K2-18 B., Ustalenie, ile wody (jak również innych gazów, takich jak metan, dwutlenek węgla i amoniak) będzie wymagało bardziej szerokopasmowych obserwacji przy użyciu przyszłych obiektów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA, Teledetekcja atmosferyczna Europejskiej Agencji Kosmicznej w podczerwieni Exoplanet Large-Survey (Ariel) telescope i rodzącej się generacji ekstremalnie dużych teleskopów naziemnych.,
K2-18 b jest nieco ponad dwukrotnie większy od Ziemi i prawie dziewięć razy masywniejszy, prawdopodobnie ze stałym rdzeniem ze skał lub lodu otoczonym opresyjnie grubą warstwą wodoru i innych gazów, w tym pary wodnej. Odkryty przez Keplera w 2015 roku, świat znajduje się na 33-dniowej orbicie wokół ciemnego, chłodnego czerwonego karła w odległości około 110 lat świetlnych, w gwiazdozbiorze Lwa. Gwiazda ta świeci mniej niż 3% jasności naszego Słońca, ale ponieważ K2-18 B orbituje tak blisko niego, planeta otrzymuje zaledwie 5% więcej światła gwiazd niż nasza własna., A ponieważ planeta się przemieszcza, część tego światła przechodzi przez górną atmosferę w drodze do teleskopów tutaj, zbierając i przekazując informacje o mieszance gazów w powietrzu K2-18 B.w latach 2016-2017 zespół kierowany przez Björna Benneke 'a z Uniwersytetu w Montrealu zmierzył przemijające migotanie atmosfery K2-18 b za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble' a, a także Teleskopu Kosmicznego Keplera i Spitzera., Dane Hubble ' a są często udostępniane publicznie zaraz po ich zebraniu, a w tym przypadku polityka ta pozwoliła Tsiarasowi i jego współpracownikom przeprowadzić badania. Podobnie jak grupa Tsiarasa, oddzielna analiza zespołu Benneke ' a sugeruje istnienie statystycznie istotnej frakcji pary wodnej w górnej atmosferze K2-18 b, ale również, co jest wyjątkowe, zespół twierdzi, że są to wskazówki kropelek ciekłej wody skraplających się głębiej. Oznacza to, że Benneke i jego koledzy zgłaszają dowody chmur – i deszczu. Ich badania zostały opublikowane na serwerze preprint arXiv.,org i został zgłoszony do czasopisma Astronomicznego do recenzowanej publikacji.
„oba badania pokazują, że na tej planecie jest atmosfera i woda, co sprawia, że wynik jest jeszcze silniejszy”, mówi Benneke. „Znalezienie pary wodnej jest świetne, ale to, co jest tak wyjątkowe w K2-18 b, to to, że nasze modele sugerują, że części jego atmosfery mają wystarczającą temperaturę i ciśnienie, aby Ta para mogła tworzyć krople ciekłej wody. A te, podobnie jak w ziemskiej atmosferze, będą tworzyć chmury i spadać jak deszcz., Podobnie jak na ziemi, powinna istnieć współzależność między kondensacją a odparowaniem, aktywny obieg wody między chmurami a gazową częścią atmosfery.”
obszar atmosfery, w którym mogą powstawać chmury, spekuluje Benneke, może być stosunkowo wygodny, przy ciśnieniu jednej ziemskiej atmosfery i temperaturze niedaleko od typowego salonu. „Pod wieloma względami ta planeta nie jest podobna do ziemi, ale w innych jest bardzo podobna. Pod grubą otoczką gazu może nie istnieć znacząca „powierzchnia”. A nawet jeśli tak, będzie poddawany bardzo wysokim ciśnieniom., Nie można sobie wyobrazić czegoś takiego jak człowiek chodzący tam w dół—ale może jakiś Ekstremalny mikrob mógłby żyć w tych obłokach wody.”
niektórzy badacze nazywają K2-18 b i jego ilk „super ziemiami”, inni wolą nazywać je „Mini Neptunami”.”Ale bez względu na nazewnictwo, najbardziej oczywistym faktem o tych obiektach jest to, że żaden z nich nie okrąża naszego Słońca, mimo że jest najliczniejszym typem planetarnym w Drodze Mlecznej. Obecnie wszystko, co możemy o nich naprawdę wiedzieć, Pochodzi z badań pozasłonecznych., I jak dotąd, badania te pokazują, że większość z tych planet, gdzieś pomiędzy Ziemią a Neptunem, nie są bardzo podobne do ziemi w ogóle.
„lubię nazywać je planetami hybrydowymi, światami ze skalistymi rdzeniami i grubymi otoczkami wodorowymi” – mówi Benneke. „To nie jest naga skała z cienką atmosferą jak Ziemia, ale nie jest to również gigantyczna planeta, taka jak Neptun czy Jowisz.,”
jedną z zalet studiowania takich światów pośrednich—z których wiele jest już odkrytych przez trwającą misję TESS—jest możliwość, że ujawnią one coś fundamentalnego o tym, jak powstają planety różnej wielkości.
„uważamy, że na planetach około 1,8 razy większych od Ziemi następuje przejście od światów skalistych do gazowych”, mówi Laura Kreidberg, astronom z Center for Astrophysics na Uniwersytecie Harvarda i Smithsonian Institution (CfA), która nie brała udziału w badaniach., „K2-18 b jest blisko tej granicy, więc dają nam nasz pierwszy wgląd w atmosferę świata w pobliżu tego przejścia.”
Nikole Lewis, astronom z Cornell University, który nie był zaangażowany w żadnej z prac, zauważa, że nie jest to pierwszy raz, kiedy na światach poza Układem Słonecznym zaobserwowano parę wodną, chmury, a może nawet deszcz. Jednak te wcześniejsze odkrycia pochodzą od większych, gorętszych kuzynów K2-18 b wokół innych gwiazd, światów, które znajdują się bardziej po stronie „Neptuna”po stronie planetarnej., „K2-18 b stanowi wielki krok na drodze do sondowania chłodniejszych i mniejszych planet”, mówi. „Ma potencjał, aby poinformować nas o tym, jak tworzą się atmosfery i ewoluują planety w strefie nadającej się do zamieszkania wokół czerwonych karłów lub w jej pobliżu, co będzie ważne dla zrozumienia potencjalnego zamieszkiwania mniejszych planet „wielkości Ziemi”.”
co najważniejsze, para wodna na K2-18 b byłaby najlepszym dowodem na to, że małe planety w strefach życia czerwonych karłów mogą w ogóle posiadać atmosfery., Pod pewnymi względami, małe czerwone karły mogą znacznie przewyższać swoją wagę, emitując erozję atmosfery, która osiąga szczyt we wczesnym okresie życia gwiazd właśnie wtedy, gdy nowo narodzone planety mogą być najbardziej narażone. Nieliczne wcześniejsze badania Hubble ' a dotyczące małych, zbliżonych do siebie czerwonych karłów zniechęcały: próby zbadania domniemanych atmosfer kilku potencjalnie zamieszkałych planet przecinających ultradim czerwonego karła o nazwie TRAPPIST-1 dały niejednoznaczne wyniki., Nowsza sonda LHS 3844 b, przelotny czerwony karzeł, o jeden trzeci większy od naszego, zasugerowała, że planeta może w ogóle nie mieć powietrza.
„zdecydowana większość nadającej się do zamieszkania przestrzeni we wszechświecie może znajdować się wokół czerwonych karłów, ponieważ są to najczęściej występujące gwiazdy, a tak się składa, że mają one wiele skalistych planet naprawdę blisko siebie”, mówi Nicolas Cowan, astronom z Uniwersytetu McGill, który nie jest związany z żadną z nowych gazet. „Po badaniu pokazującym, że LHS 3844 B wygląda jak sucha, jałowa skała, niektórzy z nas zaczęli się martwić., Może czerwone karły okazałyby się czerwonymi śledziami dla astrobiologii.”
właśnie dlatego K2-18 b jest „wielką sprawą”, mówi Cowan, pomimo swojego wyraźnie nieziemskiego i nieco niesprzyjającego stanu. „Sugeruje, że najczęstsze planetarne nieruchomości we wszechświecie mogą być również nadające się do zamieszkania—nie tylko w atmosferze, ale także z parą wodną.”
mimo to, nie wszyscy są przekonani, że twierdzenie pary wodnej jest czymś więcej niż gorącym powietrzem., „Statystyczna istotność deklarowanego wykrycia nie jest duża”, mówi David Charbonneau, astronom z CfA, który w 1999 roku wspólnie odkrył pierwszą planetę przelotową. W przeciwieństwie do tego odkrycia, które opierało się na dwóch różnych zestawach danych, nowe odkrycie, które było dzielone między dwa zespoły, opiera się tylko na jednym—Hubble ' a, który nigdy nie został zaprojektowany do wykonywania tak delikatnych, trudnych pomiarów. – Tak, to sugestywne-mówi Charbonneau. „Ale astronomowie badają planety tranzytowe od 20 lat, więc myślę, że już dawno minęliśmy epokę 'sugestywnych' badań.”