Tekenen van leven? James Webb onthult meer over de atmosfeer van exoplaneet K2-18 b

NASA gaf aan dat de James Webb-ruimtetelescoop mogelijk een molecuul in de atmosfeer van een verre exoplaneet heeft ontdekt dat alleen leven op aarde voortbrengt.

Planeet K2-18 b wordt uitgebreid onderzocht sinds astronomen in 2019 aankondigden dat ze mogelijke tekenen van waterdamp in de atmosfeer hadden gevonden.

De planeet draait rond een rode dwergster in het sterrenbeeld Leeuw, ongeveer 120 lichtjaar van ons zonnestelsel, en heeft een massa van 8,6 keer de massa van de aarde.

Een latere studie waarin naar dezelfde gegevens werd gekeken, suggereerde dat waterdampen in werkelijkheid methaan zouden kunnen zijn.

Nu heeft de James Webb-telescoop zijn krachtigste blik op de planeet gericht, wat een schat aan nieuwe gegevens oplevert.

Het ontdekte de aanwezigheid van koolstofhoudende moleculen – waaronder methaan en koolstofdioxide – waardoor speculatie ontstond dat K2-18 b mogelijk een waterstofrijke atmosfeer heeft en een oppervlak bedekt door een waterige oceaan.

Deze kenmerken zijn waarschijnlijk tekenen van een planeet die leven zou kunnen herbergen.

Tips voor het leven?

Te midden van de waarnemingen van Webb was het mogelijk om een ​​molecuul te ontdekken genaamd dimethylsulfide (DMS), dat op onze planeet alleen door leven wordt geproduceerd.

Het merendeel van de DMS die in de atmosfeer van de aarde wordt aangetroffen, is afkomstig van fytoplankton, microscopisch kleine organismen in de oceanen.

NASA zei in een verklaring dat de conclusie van de aanwezigheid van DMS in de atmosfeer “minder robuust” is dan andere bevindingen, en verdere validatie behoeft.

“Aankomende Webb-waarnemingen zouden moeten kunnen bevestigen of DMS inderdaad op significante niveaus aanwezig is in de atmosfeer van K2-18 b”, legt Nico Madhusudan uit, een astronoom aan de Universiteit van Cambridge en hoofdauteur van het artikel waarin deze resultaten worden aangekondigd.

De ruimtevaartorganisatie zei echter dat de overvloed aan methaan en kooldioxide die in de atmosfeer wordt gedetecteerd, evenals het gebrek aan ammoniak, de hypothese ondersteunen dat er zich mogelijk een wateroceaan bevindt onder de waterstofrijke atmosfeer van K2-18 b. .

advertentie

Men denkt dat de planeet een voorbeeld is van een Hessische wereld: een planeet groter dan de aarde, maar kleiner dan de gasreuzen in ons zonnestelsel, bedekt door een vloeibare oceaan en een dikke stikstofatmosfeer.

Er zijn geen planeten zoals K2-18 b in ons zonnestelsel, dus we begrijpen ze nog niet goed, hoewel wetenschappers denken dat ze veel voorkomen rond rode dwergsterren.

Sommige astronomen geloven dat Hessische planeten veelbelovende omgevingen kunnen zijn om naar bewijs van leven te zoeken.

“Onze bevindingen onderstrepen het belang van het overwegen van verschillende bewoonbare omgevingen bij de zoektocht naar leven elders”, legt Madhusudan uit.

“Traditioneel concentreerde de zoektocht naar leven op exoplaneten zich vooral op kleinere, rotsachtige planeten, maar grotere Hessische werelden zijn geschikter voor atmosferische waarnemingen.”

advertentie

Bewoonbare zone buiten het zonnestelsel

Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in het bestuderen van K2-18 b omdat deze zich ook in de bewoonbare zone van zijn gastster bevindt, wat betekent dat hij niet te dichtbij en niet te ver van zijn zon verwijderd is.

NASA waarschuwt echter dat ondanks de schijnbare samenstelling van de atmosfeer en de nabijheid van de ster, de omvang van de planeet betekent dat het binnenste waarschijnlijk een grote mantel van hogedrukijs bevat, zoals die van Neptunus, maar met een dunnere, waterstofrijke atmosfeer en een dunnere, waterstofrijke mantel, met waterstof. oceaan oppervlak.

De ruimtevaartorganisatie zegt dat hoewel de Hessische werelden naar verwachting oceanen met water zullen bevatten, het ook mogelijk is dat de oceaan te heet is om bewoonbaar of vloeibaar te zijn.

“Hoewel dit type planeet niet voorkomt in ons zonnestelsel, zijn sub-Neptuniaanse planeten het meest voorkomende type planeet dat tot nu toe bekend is in de Melkweg”, legt teamlid Subhajit Sarkar van de Universiteit van Cardiff uit.

“We hebben het meest gedetailleerde spectrum van de bewoonbare subzone van Neptunus tot nu toe verkregen, en hierdoor konden we moleculen in de atmosfeer identificeren.”

advertentie

Atmosferische meting

Het bestuderen van de mogelijke atmosferische samenstelling van een exoplaneet is een moeilijke taak, die nog moeilijker wordt gemaakt door het feit dat de gastster veel helderder is dan de planeet zelf.

Astronomen konden K2-18 b analyseren door te kijken naar het licht van zijn moederster terwijl dit door de atmosfeer van de planeet trok. Omdat de planeet voor de ster langs beweegt, kunnen onze telescopen de daling in helderheid die onderweg optreedt detecteren.

Het is een veelgebruikte techniek om de aanwezigheid van een planeet rond een ster te detecteren, maar het resulteert er ook in dat er wat licht door de atmosfeer van de planeet schijnt – licht dat kan worden opgevangen door krachtige telescopen zoals de James Webb.

Door dit licht te bestuderen kunnen experts enkele van de gassen identificeren waaruit de atmosfeer van de exoplaneet bestaat. “Dit resultaat was alleen mogelijk dankzij het uitgebreide golflengtebereik en de ongekende gevoeligheid van de Webb, die een robuuste detectie van spectrale kenmerken mogelijk maakte met slechts twee transits”, aldus Madhusudan.

“Ter vergelijking: één Webb-transitwaarneming leverde een resolutie op die vergelijkbaar is met acht Hubble-waarnemingen die over een paar jaar zijn gedaan en in een relatief smal golflengtebereik.”

De onderzoekers voegden eraan toe dat dit nog maar het begin was van de observaties van Webb, dus er zal “nog meer volgen”.

zij De resultaten zijn gepubliceerd In Astrophysical Journal Letters.

Het team is nu van plan vervolgonderzoek uit te voeren met behulp van de MIRI-spectrometer (mid-infrared instrument) van de telescoop, waarvan ze hopen dat deze hun bevindingen verder zal valideren en nieuwe inzichten zal opleveren in de omgevingsomstandigheden op K2-18 b.