Het is mogelijk dat Webb het biosignatuurgas op K2-18b niet heeft gedetecteerd

In 2023 rapporteerden astronomen de voorzichtige detectie van dimethylsulfide – dat voornamelijk wordt geproduceerd door mariene microben op aarde en wordt gezien als een biosignatuurgas – in de atmosfeer van de exoplaneet K2-18b. in papier Gepubliceerd in Astrofysische dagboekbrievenAstronoom Shang-Min Tsai en zijn collega's van de Universiteit van Californië, Riverside betwisten deze bevinding, maar ze laten ook zien hoe de James Webb Space Telescope van NASA, ESA en de Canadian Space Agency de aanwezigheid van dimethylsulfide kunnen verifiëren.

K2-18 is een rode dwerg die zich op ongeveer 111 lichtjaar afstand bevindt in het sterrenbeeld Leeuw.

De ster, ook bekend als EPIC 201912552, herbergt twee enorme exoplaneten: K2-18b en K2-18c.

K2-18b werd voor het eerst ontdekt in 2015 en heeft een straal die 2,2 keer zo groot is als die van de aarde en een massa van ongeveer 8 keer.

De planeet draait elke 33 dagen rond zijn ster op een afstand van ongeveer 0,15 astronomische eenheden, en heeft een aarde-overeenkomstindex van 0,73.

Het ontvangt 1,28 keer de intensiteit van het aardlicht en de evenwichtstemperatuur is 28 graden Fahrenheit (minus 2 graden Celsius).

K2-18c, dat in 2017 werd ontdekt, heeft ongeveer 7,5 keer de massa van de aarde, draait elke negen dagen rond zijn moederster en is waarschijnlijk te heet om zich in de bewoonbare zone te bevinden.

In 2023 astronomen genoemd Eerste detectie Dimethylsulfide (DMS) in K2-18b-atmosfeer.

“K2-18b ontvangt ongeveer dezelfde hoeveelheid zonnestraling als de aarde,” zei Dr. Cai.

“Als de atmosfeer als factor wordt verwijderd, ligt de temperatuur van K2-18b dicht bij die van de aarde, wat ook een ideale situatie is om leven te vinden.”

“De atmosfeer van K2-18b bestaat voornamelijk uit waterstof, in tegenstelling tot onze op stikstof gebaseerde atmosfeer.”

“Maar er is gespeculeerd dat K2-18b wateroceanen bevat, zoals de aarde. Dit maakt K2-18b een potentieel Hessische wereld, wat een combinatie betekent van een waterstofatmosfeer en wateroceanen.”

“Wat bijzonder was, in termen van de zoektocht naar leven, is dat onderzoekers vorig jaar een voorlopige detectie rapporteerden van DMS in de atmosfeer van deze planeet, dat wordt geproduceerd door oceanisch fytoplankton op aarde.”

“DMS is de belangrijkste bron van zwavel in de lucht op onze planeet en kan een rol spelen bij de vorming van wolken.”

Omdat de telescoopgegevens niet doorslaggevend waren, wilden Dr. Tsai en co-auteurs begrijpen of er voldoende DMS kon accumuleren tot detecteerbare niveaus op K2-18b.

“Het DMS-signaal van Webb was niet erg sterk en verscheen alleen op bepaalde manieren bij het analyseren van de gegevens”, zei Dr. Tsai.

“We wilden weten of we konden bevestigen wat leek op een hint over DMS.”

De afbeelding van deze kunstenaar toont de planeten K2-18b en c en hun gastster. Bron afbeelding: NASA/ESA/Hubble/M.

Op basis van computermodellen die rekening houden met de fysica en chemie van DMS, evenals met de op waterstof gebaseerde atmosfeer, ontdekten de onderzoekers dat het onwaarschijnlijk was dat de gegevens de aanwezigheid van DMS zouden aantonen.

“Het signaal overlapt sterk met methaan, en wij geloven dat de DMS-vangst van methaan de capaciteit van dit instrument te boven gaat”, zei Dr. Cai.

Wetenschappers geloven echter dat het mogelijk is dat DMS zich ophoopt tot detecteerbare niveaus.

Om dit te laten gebeuren, zouden plankton of andere levensvormen twintig keer meer DMS moeten produceren dan er op aarde bestaat.

Het detecteren van leven op exoplaneten is een hele klus, gezien hun afstand tot de aarde.

Om DMS te vinden zal Webb een instrument moeten gebruiken dat beter in staat is om infrarode golflengten in de atmosfeer te detecteren dan het instrument dat vorig jaar werd gebruikt.

Gelukkig zal de telescoop later dit jaar een dergelijk instrument gebruiken om definitief te onthullen of DMS bestaat op K2-18b.

“De beste biosignaturen op een exoplaneet kunnen aanzienlijk verschillen van de biosignaturen die we tegenwoordig in overvloed op aarde aantreffen”, zegt dr. Eddie Schwieterman, astrobioloog aan de Universiteit van Californië, Riverside.

“Op een planeet met een waterstofrijke atmosfeer is de kans groter dat we door leven gemaakt DMS aantreffen dan zuurstof gemaakt door planten en bacteriën, zoals op aarde het geval is.”

_____

Shang Min Tsai et al. 2024. Biogene zwavelgassen als biosignaturen in gematigde waterwerelden onder Neptunus. ApJL 966, L24; doi: 10.3847/2041-8213/ad3801