Vanddamp Opdaget i Atmosfæren på en Potentielt Beboelige Super-Earth

4

Artist’s impression of K2-18b. En kunstners forestilling af K2-18b. Illustration: ESA/Hubble, M. Kornmesser

For første gang nogensinde har astronomer opdaget vanddamp i atmosfæren af en stenet exoplanet. Betagende, planeten er i den såkaldte beboelige zone omkring sin stjerne, hvilket gør det til et af de mest lovende steder i galaksen for at se efter tegn på udenjordisk liv.

Der ligger 110 lysår væk, planet K2-18b blev opdaget af Kepler-rumteleskop i 2015. Foreløbig scanninger af exoplanet, der foreslog, at det var en super-Jord, det er, er en klippeplanet større end Jorden, og at det fremhævede en atmosfære. Disse observationer, plus det faktum, at K2-18b er parkeret inde i den beboelige zone—the sweet spot en stjerne-system, hvor vand kan vare ved i flydende form—berettiget til yderligere undersøgelse.

Ved hjælp af Hubble Space Telescope, et team fra University College London, udførte en spectrographic undersøgelse af K2-18b atmosfære, hvilket resulterede i påvisning af en karakteristisk vand signatur. Nærmere oplysninger om denne vigtige opdagelse er offentliggjort i dag i Naturen.

“Det er den første påvisning af vanddamp i en planet, der er ikke en gasplanet, UCL astronom Angaelos Tsiaras, der er medforfatter på den nye undersøgelse, der blev proklameret ved et tryk på telekonference afholdes i går. “Dette er den første påvisning af sin slags—en planet, der kredser i den beboelige zone—og kun [jordbaseret] planet, som vi kender uden for vores solsystem, der… har vand i det,” sagde han, og tilføjer: “Det er den bedste kandidat til beboelighed, at vi ved lige nu.”

Vanddamp er opdaget i exoplaneter før, men kun i gas giganter. Der er en slank mulighed for, at K2-18b er en is-gigant, svarende til Neptun eller Uranus, men større er sandsynligheden for, at det er en super-Jord. Astronomer kan kun se denne exoplanet øvre atmosfære, men det er dobbelt størrelse og har otte gange større masse end Jorden. Vigtigere er, at dens massefylde er svarende til tætheden af Mars, som er tre gange en typisk gas gigant. Dette fører forskerne til at konkludere, at K2-18b er sandsynligvis terrestriske natur, med en solid, klippekerne.

K2-18b kredser om en svag rød dværg, og det tager kun 33 dage for jorden at fuldføre en enkelt kredsløb om stjernen. Ved en sådan nærhed, det lyder måske ikke af K2-18b er inde i den beboelige zone, men fordi røde dværge udsender lave niveauer af stråling, deres beboelige zone er meget tættere forhold til systemer som vores. K2-18b modtager omtrent lige så meget stråling som Jorden, og det byder på temperaturer, der er sammenlignelige med, hvad vi oplever her, bemærkede forskerne, på pressekonferencen.

Desværre, exoplaneter i kredsløb omkring røde dværge er anses for dårlig kandidater til beboelighed, på grund af tilbøjeligheden til denne gruppe af stjerner, der kan producere meget kraftige og hyppige soludbrud. Som Tsiaras pegede ud på pressekonferencen, betingelser på K2-18b er sandsynligt, “mere fjendtlige” i forhold til Jorden.

Hubbles observationer resulterede i en særskilt vand signal, men UCL forskerne var ikke sikre på om den mængde vand, der er pakket ind i den atmosfære af K2-18b, eller om flydende vand eksisterer på overfladen. Ved hjælp af en række modeller, forskerne viste, at den atmosfære af K2-18b kunne indeholde så lidt som 0,01 procent vand eller så meget som 50 procent.

Det er naturligvis en stor forskel.

Grunden til dette er usædvanligt bred vifte, forklarede undersøgelse medforfatter Giovanna Tinetti et svar på en Gizmodo spørgsmål om sagen, er, at Hubble var kun i stand til at opdage den spectrographic vand signal, og at “det er ikke let at kvantificere mængden af vand i forhold til andre molekyler.” Men vandet signal er “meget stærk,” sagde Tinetti på pressemødet, “uanset mængden.” Fremtidig forskning vil fokusere på at indsnævre denne store varians, sagde hun.

Article preview thumbnail

De Fleste Beboelige Jord-Lignende Planeter Kan Være Waterworlds

Over 70 procent af vores klode er dækket af vand, og vi har en tendens til at synes, at det er en masse. En ny undersøgelse…

Læs mere Læs

En interessant egenskab af super-jords-Planeter, er, at de fleste af dem er tilbøjelige til at være vand verdener—terrestriske planeter, der er omfattet fuldt ud af en dyb global ocean. Når Gizmodo spurgte Tinetti om mulighederne for K2-18b at være en “water world”, sagde hun, at det er en “god mulighed,” i betragtning af resultaterne af modellerne, men de aktuelle data hverken kan bekræfte eller udelukke dette scenario.

Li Zeng, en planetarisk forsker ved Harvard University, som ikke er omfattet af den nye undersøgelse sagde, at de resultater, der kom som “ingen overraskelse,” som han forventer, at mange exoplaneter, der svarer i størrelse til K2-18b at have vand “som en væsentlig bestanddel af deres bulk interiør,” fortalte han Gizmodo i en e-mail. Den nye forskning, sagde han, er i overensstemmelse med hans eget arbejde. Tidligere dette år, Li, og han kolleger fremlagde dokumentation, der viste, at super-Jord, vand verdener er sandsynligt, at der har oceaner, der er hundredvis og endda tusindvis af kilometer dybt.

Ud over vand, Hubble også fundet spor af brint, en observation, der er fascineret Tom Louden, en fysiker på University of Warwick og en ekspert på exoplanetary atmosfære. Louden sagde resultaterne af den nye undersøgelse “er helt sikkert spændende,” og “ganske betydelig i opgørelsen af den evolutionære historie af exoplanet-atmosfærer.” På samme tid, men de nye resultater kan udgøre et slag mod den planet, der er potentiale til at skabe liv, sagde Louden, der ikke er tilknyttet til den nye forskning.

“Resultaterne tyder på, at planeten K2-18b har holdt nogle, eller måske alle, af sin “primære atmosfære” af brint og helium, som den planet [indsamlet] under dens dannelse,” sagde Louden i en e-mail til Gizmodo. “Dette indikerer, at stråling fra stjernen har ikke været alt for hård eller effektiv i at lægge væk, at dens atmosfære, som kunne være gode nyheder for de mange Jord-lignende planeter vi forventer, at der findes omkring stjerner, der er af denne type, da det kan betyde, at deres atmosfærer kan forblive stabile.”

På samme tid, denne nyhed er potentielt dårlige for beboelighed. Hvis “de fleste planeter, der er født med en stor atmosfære af brint og helium, at de ikke kan slippe af med, kan det gøre det vanskeligere for komplekse liv til at udvikle—vi simpelthen ikke ved nok på dette tidspunkt,” sagde han.

Under pressekonferencen, Ingo Waldmann drøftet, hvordan tilstedeværelsen af oprindelige gasser på K2-18b kan påvirke jordens evne til at skabe liv.

“Brint-atmosfære kan være beboelige,” sagde han, siger, at der er ingen grund til at foreslå dette er ikke tilfældet, baseret på teoretiske modeller. Vores fordomme om beboelighed, bemærkede han, er i øjeblikket meget “Jorden-centreret”, som er rimelig i betragtning af, at Jorden er den eneste beboelige planet vi kender. I overensstemmelse hermed, Waldmann sagde fremtidig forskning bør undersøge, beboelighed i forbindelse med brintholdig atmosfære.

Det er klart, K2-18b præsenterer en blandet landhandel i form af dens evne til at være vært for livet. Ligesom Jorden, det har et tempereret klima, en klippekerne, og vand. På negativsiden, K2-18b er i kredsløb omkring et potentielt fjendtlige rød dværg og dens atmosfære er fyldt med ur-gasser—for ikke at nævne sin store størrelse og masse i forhold til Jorden, en ukendt variabel, for så vidt som beboelighed er bekymret.

Denne exoplanet er en fantastisk og spændende emne for fremtidig forskning, men én ting er helt klar: søg efter en virkelig Jorden-lignende planet fortsætter.

Dele Denne Historie