(ESA/Habls, M. Kornmesers) Eksoplanetas atmosfērā, kas atrodas tikai 111 gaismas gadu attālumā, astronomi tikko ir veikuši ļoti aizraujošu atklājumu: viņi ir atklājuši ūdeni.
Pat 50 procenti no K2-18b atmosfēras varētu būt ūdens tvaiki. Taču atšķirībā no citām milzīgām eksoplanetām, uz kurām ir atklāts atmosfēras ūdens, K2-18b ir superzeme. Tas varētu būt akmeņains, piemēram, Zeme, Marss un Venera .
Šis atklājums ne tikai varētu mums palīdzēt izprast apdzīvojamās zonas eksoplanetu atmosfēru kopumā, bet arī apdzīvojamās zonas akmeņaino eksoplanetu atmosfēru, kas atrodas ciešā orbītā ap sarkanajām pundurzvaigznēm.
'Ūdens atrašana potenciāli apdzīvojamā pasaulē, kas nav Zeme, ir neticami aizraujoši,' sacīja astronoms Andželoss Ciars no Londonas Universitātes koledžas.
“K2-18b” nav “Earth 2.0”, jo tas ir ievērojami smagāks un tam ir atšķirīgs atmosfēras sastāvs. Tomēr tas mūs tuvina atbildei uz pamatjautājumu: vai Zeme ir unikāla?
K2-18b tika atklāts 2015. gadā, un to ir bijis grūti noteikt eksoplanetu. Mēs zinām, ka tas riņķo ap sarkano pundurzvaigzni K2-18 diezgan cieši, pabeidzot apli reizi 33 dienās. Turklāt planētas zvaigžņu apstarošanas līmenis ir līdzīgs Zemei (izņemot sarkanajiem punduriem raksturīgo lielo uzliesmojumu aktivitāti).
Tas ir tāpēc, ka šī 33 dienu orbīta atrodas zvaigžņu apdzīvojamās zonas vidū — ne pārāk karsta, lai šķidrais ūdens iztvaikotu no virsmas, un ne tik auksta, lai pilnībā sasaltu.
Mēs arī zinām, ka planēta ir aptuveni divas reizes lielāka par Zemi un apmēram astoņas reizes lielāka par masu. Astronomi pat sašaurināja planētu līdz diviem iespējamiem veidiem. 2017. gadā komanda noteica ka tā varētu būt vai nu klinšaina planēta ar atmosfēru - kā Zeme, bet lielāka - vai planēta ar galvenokārt ūdens iekšpusi, ko klāj biezs ledus apvalks, piemēram, Enceladus vai Eiropa.
Jaunie pētījumi liecina, ka K2-18b galu galā ir atmosfēra.
Planētu atklāja Keplers (RIP), kas atklāja planētas, izmantojot tranzīta metodi. Tas ir tad, kad zvaigžņu sistēma ir sakārtota tieši tā, lai planēta varētu šķērsot mūs un tās zvaigzni, ko sauc par tranzītu, izraisot nosakāmu zvaigznes gaismas aptumšošanu.
Šis tranzīts var arī palīdzēt mums izpētīt planētas atmosfēru. Kad zvaigznes gaisma iet cauri, daži viļņu garumi var būt uzsūcas ar īpašām gāzēm, veidojot līnijas spektrā. Tos var atlasīt, salīdzinot zvaigznes spektrālo profilu ar tranzīta spektrālo profilu.
Bet tas nav viegli. Pat planētas noteikšanai, pirmkārt, ir nepieciešami ļoti jutīgi instrumenti, kas spēj noteikt vājos kritumus zvaigžņu gaismā; spektrālās absorbcijas līnijas ir arī neticami vājas.
Tsiaras un viņa komanda to izdarīja, izmantojot WFC3 instruments uz Habla kosmiskā teleskopa. Viņi attēloja astoņus planētas tranzītus zvaigznes priekšā un apvienoja tos, lai iegūtu vidējo svērto, izveidojot planētas spektrālo profilu.
Pēc tam bija laiks noskaidrot, ko šis spektrālais profils viņiem stāsta, izmantojot modelēšanu. Sākotnēji viņi izmantoja K2-18b atmosfēras modeļus ar virkni atmosfēras molekulu, kas varēja radīt absorbcijas līnijas, tostarp ūdeni (H2O), oglekļa monoksīdu (CO), oglekļa dioksīdu (CO).divi), metāns (CH4) un amonjaks (NH3).
Planētas spektrā ar jebkādu pārliecību varēja noteikt tikai ūdeni, tāpēc komanda pārskatīja savu analīzi, kā izsekojamo gāzi izmantojot tikai ūdeni.
Pēc tam viņi modelēja atmosfēru, izmantojot trīs dažādas pieejas: bez mākoņiem, ar ūdens tvaiku ūdeņraža-hēlija atmosfērā; bez mākoņiem, ar ūdens tvaikiem, ūdeņraža hēliju un molekulāro slāpekli; un duļķains, ar ūdens tvaikiem un ūdeņraža hēliju.
Visas trīs simulācijas radīja a statistiski nozīmīgi atmosfērā ar augstu ticamības līmeni, ar tik līdzīgām vērtībām, ka nevarēja pilnībā atšķirt trīs iespējamos veidus.
Pamatojoties uz pašreizējo informāciju, nebija iespējams ierobežot ūdens daudzumu; taču modeļi liecināja, ka no 20 līdz 50 procentiem planētas atmosfēras varētu būt ūdens tvaiki. Uzziņai, Zemes atmosfēra atšķiras no 0 līdz 5 procentiem ūdens tvaiku (vai vidēji 0,25 procenti pēc masas). Tātad K2-18b būtu diezgan mitra vieta.
Tāpat nevar izslēgt metāna un amonjaka klātbūtni, jo to viļņu garumus nesedz WFC3.
Tas viss ir diezgan pārliecinošs arguments, lai norādītu uz nākamās paaudzes plašāka viļņa garuma instrumentiem, piemēram,Džeimsa Veba kosmiskais teleskopsun Atmosfēras tālvadības infrasarkanā eksoplaneta liela - planētas virzienā.
'Lai gan mērenā klimata planētu apdzīvojamības tēma ap vēlīnā tipa zvaigznēm ir aktīvu diskusiju priekšmets, un reālam progresam ir nepieciešami ievērojami uzlaboti novērojumu ierobežojumi.' pētnieki raksta savā dokumentā Šeit sniegtā analīze nodrošina pirmo tiešo molekulārā paraksta novērojumu no apdzīvojamās zonas eksoplanētas, savienojot šos teorētiskos pētījumus ar novērojumiem.
Pētījums ir publicēts Dabas astronomija .