Nový výskum vesmírneho ďalekohľadu NASA James Webb Space Telescope objavil exoplanétu K2-18b, ktorá je 8,6-krát hmotnejšia ako Zem. Počas skúmania boli zistené molekuly obsahujúce uhlík, metán a oxid uhličitý. Webbov objav sa pridáva k nedávnym štúdiám, ktoré naznačujú, že K2-18b by mohla byť Hyceanská exoplanéta, ktorá má potenciál mať atmosféru bohatú na vodík a povrch pokrytý vodným oceánom. Prvý pohľad na atmosférické vlastnosti tejto exoplanéty v obývateľnej zóne pochádza z pozorovanie Hubbleovým vesmírnym teleskopom NASA, Ktorá podnietila ďalšie štúdie, ktoré od tej doby zmenili naše chápanie vesmíru.

K2-18b obieha okolo chladnej trpasličej hviezdy K2-18 v obývateľnej zóne a leží 120 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Leva. Exoplanéty ako K2-18b, ktoré majú veľkosť medzi Zemou a Neptúnom, sa nepodobajú ničomu v našej slnečnej sústave. Tento nedostatok ekvivalentných blízkych planét znamená, že tieto sub-Neptúny sú dlhodobo skúmané a sú predmetom aktívnej debaty medzi astronómami. Návrh, že by sub-Neptún K2-18b mohol byť hyceanskou exoplanétou, je zaujímavý, pretože niektorí astronómovia veria, že tieto svety sú sľubným prostredím pre hľadanie dôkazov života na exoplanétach.

„Naše zistenia podčiarkujú dôležitosť úvah, ktoré zohľadňujú rôzne formy obývateľného prostredia pri hľadaní života na iných planétach,“ vysvetlil Nikku Madhusudhan, astronóm z University of Cambridge a hlavný autor článku oznamujúceho tieto výsledky. „Tradične sa hľadanie života na exoplanétach sústredilo predovšetkým na menšie kamenné planéty, ale väčšie hykéske svety sú výrazne priaznivejšie pre pozorovanie atmosféry.“ Vedci inými slovami prichádzajú na to, že by život mohol existovať aj na planétach, ktoré nie sú svojimi vlastnosťami príbuznej planéte Zem – napríklad jej veľkosť.

Metán je známkou života

Množstvo metánu a oxidu uhličitého a nedostatok amoniaku podporujú hypotézu, že pod atmosférou bohatou na vodík (v prípade K2-18b) môže byť vodný oceán. Táto počiatočná Webbova pozorovania tiež poskytla možnú detekciu molekuly zvanej dimetylsulfid (DMS). Na Zemi ju produkuje iba život. Prevažná časť DMS v zemskej atmosfére je emitovaná z fytoplanktónu v morskom prostredí. Overenie prítomnosti DMS je ale veľmi zložité a vyžaduje ďalšie skúmanie. „Nadchádzajúce pozorovania Webba by mala byť schopná potvrdiť, či sa DMS skutočne vyskytuje v atmosfére K2-18b vo významnej koncentrácii,“ vysvetlil Madhusudhan.

Zatiaľ čo K2-18b leží v obývateľnej zóne a teraz je známe, že obsahuje molekuly nesúce uhlík, nemusí to nutne znamenať, že planéta môže podporovať život. Veľká veľkosť planéty – s polomerom 2,6-krát väčším ako je polomer Zeme – znamená, že vnútro planéty pravdepodobne obsahuje veľký plášť vysokotlakového ľadu, ako je na planéte Neptún, ale s tenšou atmosférou bohatou na vodík a povrchom z oceánu. Predpokladá sa, že hyceánske svety majú oceány vody. Je však tiež možné, že oceán je príliš horúci na to, aby bol obývateľný.

„Hoci tento druh planét v našej slnečnej sústave neexistuje, sub-Neptuny sú najbežnejším typom doposiaľ známych planét v galaxii,“ vysvetlil člen tímu Subhajit Sarkar z Cardiffskej univerzity. „Doposiaľ sme získali najpodrobnejšie spektrum obývateľnej zóny sub-Neptúnu, čo nám umožnilo zistiť molekuly, ktoré existujú v jeho atmosfére.“

Spektrálna analýza svetla

Charakterizácia atmosfér exoplanét, ako je K2-18 b (čo znamená identifikácia ich plynov a fyzikálnych podmienok) je veľmi aktívnou oblasťou v astronómii. Tieto planéty sú však zatienené doslova septembra ich oveľa väčších materských hviezd, čo robí prieskum atmosféry exoplanét obzvlášť náročným.

NASA hľadá život na iných planétach. Čo ak sú už návštevníci z iných planét dávno medzi nami?

Tím sa tejto výzve vyhol analýzou svetla z materskej hviezdy K2-18b pri prechode atmosférou exoplanéty. K2-18b je tranzitná exoplanéta, čo znamená, že môžeme detekovať pokles jasnosti, keď prechádza pred svojou hostiteľskou hviezdou. Takto bola exoplanéta prvýkrát objavená v roku 2015 pomocou misie NASA K2. To znamená, že počas prechodov exoplanéty nepatrný zlomok svetla hviezd prejde jej atmosférou, než sa dostane k ďalekohľadom, ako je Webb. Priechod hviezdneho svetla atmosférou exoplanéty zanecháva stopy, ktoré môžu astronómovia poskladať, aby určili plyny v atmosfére tejto exoplanéty.

„Tento výsledok bol možný iba vďaka rozšírenému rozsahu vlnových dĺžok a bezprecedentnej citlivosti Webba, ktorá umožnila robustnú detekciu spektrálnych rysov s iba dvoma prechodmi,“ povedal Madhusudhan. „Pre porovnanie, jedno tranzitné pozorovanie s Webbem poskytlo porovnateľnú presnosť ako osem pozorovaní s Hubbleom vykonávaným v priebehu niekoľkých rokov av relatívne úzkom rozsahu vlnových dĺžok.“

„Tieto výsledky sú výsledkom iba dvoch pozorovaní K2-18b, pričom mnoho ďalších je na ceste,“ vysvetlil člen tímu Savvas Constantinou z University of Cambridge. „To znamená, že naša práca je len skorou ukážkou toho, čo Webb dokáže pozorovať na exoplanétach v obývateľnej zóne.“

Tím vedcov má teraz v úmysle vykonať následný výskum pomocou spektrografu Mid-Infrared Instrument (MIRI) ďalekohľadu, u ktorého dúfajú, že ďalej potvrdia ich zistenie a poskytne nové poznatky o podmienkach prostredia na K2-18b.

„Naším konečným cieľom je identifikácia života na obývateľnej exoplanéte, ktorá by zmenila naše chápanie nášho miesta vo vesmíre,“ uzavrel Madhusudhan. „Naše zistenia sú sľubným krokom k hlbšiemu porozumeniu hyceánskym svetom v tomto hľadaní.“