Er is waterdamp waargenomen op een planeet in een bewoonbare zone op 110 lichtjaar afstand

concept art voor K2-18b UCL

Astronomen hebben voor het eerst water ontdekt op een potentieel bewoonbare planeet buiten ons zonnestelsel.

De bevindingen tonen aan dat planeet K2-18b, die om een ​​rode dwergster draait op 110 lichtjaar van de aarde en waarvan al werd gedacht dat hij potentieel bewoonbaar was, waterdamp in zijn atmosfeer heeft.

Het is de eerste keer dat een dergelijke ontdekking wordt gedaan, gerapporteerd in een paar artikelen gepubliceerd in Natuurastronomie en geüpload naar arXiv , is gemaakt voor een planeet die in de bewoonbare zone ligt - het baanbereik rond een ster waar in theorie vloeibaar water op het oppervlak van een planeet zou kunnen bestaan.

Dit is de enige planeet die we op dit moment kennen buiten het zonnestelsel die de juiste temperatuur heeft om water te ondersteunen, een atmosfeer heeft en water bevat - waardoor deze planeet de beste kandidaat is voor bewoonbaarheid die we nu kennen, zegt Angelos Tsiaras, een exoplaneetwetenschapper van University College London en de hoofdauteur van de Nature Astronomy-studie.

Hoewel de twee artikelen de algemene conclusie delen dat K2-18b water bevat, is er nogal wat daglicht tussen hun benaderingen, en hun resultaten hebben verschillende implicaties voor de algehele structuur van de planeet zelf.

Waar de twee groepen het over eens zijn, is dat K2-18b geen andere aarde is. De exoplaneet heeft acht keer de massa van de aarde en is twee keer zo groot. Hij staat vrij dicht bij zijn moederster (met een omlooptijd van 33 dagen), maar deze ster is half zo groot en half zo groot als de zon. Het bestaan ​​van K2-18b werd in 2015 bevestigd en vervolgstudies suggereerde dat het rotsachtig was en mogelijk in het bezit van een significant gasvormig omhulsel of een oceaan.

Beide teams keken naar Hubble-gegevens om de stellaire transits van K2-18b waar te nemen terwijl deze om zijn moederster cirkelde. Wanneer stellair licht door de atmosfeer van een planeet beweegt, wordt het verstrooid door de aanwezigheid van verschillende atmosferische elementen en verbindingen. Wetenschappers kunnen deze verstrooiing analyseren om te bepalen waaruit de atmosfeer van een planeet bestaat. Het team onder leiding van Björn Benneke, een exoplaneetonderzoeker van de Université de Montréal en hoofdauteur van de arXiv-paper, had ook toegang tot gegevens van de ruimtetelescopen Kepler en Spitzer.

Het resultaat is dat het Nature Astronomy-artikel, dat door vakgenoten is beoordeeld en conservatiever is in zijn bevindingen, concludeert dat er een significante concentratie water in de atmosfeer van K2-18b is, hoewel de onderzoekers speculeren dat het slechts 0,01% van de atmosfeer zou kunnen uitmaken of wel 50%.

Tsiaras en zijn team denken dat de planeet waarschijnlijk een rotsachtige superaarde is met een atmosfeer die ofwel erg waterdominant is, sterk vermengd is met een transparant gas zoals stikstof, of aanzienlijke wolkenvorming vertoont. Dat atmosferisch water kan een teken zijn van vloeibaar water aan de oppervlakte (dat misschien volledig door een oceaan kan worden bedekt), maar dat is voorlopig onduidelijk.

Ondertussen komen Benneke en zijn team hard tot de conclusie dat K2-18b wolken heeft gemaakt van water - veel van hen. Ze stellen ook een veel exotischere versie van de planeet voor. Hun model, waarin de gegevens van Kepler en Spitzer zijn verwerkt, suggereert dat K2-18b een mini-Neptunus is die bestaat uit een kleine ijzige of rotsachtige kern gewikkeld in een gasvormige omhulling. Binnen bepaalde lagen van de atmosfeer kan de waterdamp condenseren tot vloeistofdruppels. Vanuit astrobiologisch oogpunt is dat veel belangrijker, zegt Benneke. Het is de aanwezigheid van vloeibaar water - geen damp - die ervoor zorgt dat de biochemische processen van het leven plaatsvinden. K2-18b is misschien de thuisbasis van microscopisch leven dat door de gaslaag zweeft en leeft van gecondenseerde waterdruppels in de wolken.

Beide papers worden beïnvloed door de beperkingen van de huidige technologie. Hubble is tegenwoordig inderdaad een beetje antiek. De camera's waren niet echt bedoeld voor dit soort studies, en er is maar zoveel software dat kan doen in post-observatieanalyse om een ​​atmosfeer op 110 lichtjaar afstand te modelleren.

Kepler en Spitzer bieden een breder scala aan waarnemingen (vandaar de wolkenvormingsmodellen van het arXiv-papier), maar ze zijn minder nauwkeurig dan Hubble. We hebben nog steeds geen idee van de temperaturen op de planeet (het team van Tsiaras geeft een bereik aan tussen -100 en 116 °F, of -73 en 47 °C), waar precies de waterdamp zich in de atmosfeer bevindt, welke andere verbindingen er kunnen worden gevonden in de atmosfeer, of het nu een getijde-gesloten planeet is, of andere eigenschappen die een scherper beeld zouden kunnen schetsen van hoe bewoonbaar K2-18b zou kunnen zijn.

Telescopen op de grond kunnen misschien een aantal nuttige waarnemingen doen, maar het is eigenlijk heel moeilijk om een ​​atmosfeer met water te observeren er doorheen een atmosfeer met water. Sommige telescopen, zoals de Extreem grote telescoop in het noorden van Chili en de Dertig meter telescoop in Hawaï, misschien wat geluk hebben bij het bestuderen van K2-18b, maar geen van beide zal operationeel zijn tot de tweede helft van het volgende decennium.

Dus in plaats daarvan kunnen we het beste vervolgobservaties doen met twee opvolgers van Hubble: de James Webb Space Telescope , die in 2021 in een baan om de aarde wordt gelanceerd maar herhaaldelijk is vertraagd, en de ARIEL-ruimtetelescoop van de European Space Agency , gepland te lanceren in 2029. Beide zullen in staat zijn om waarnemingen nauwkeuriger en breder te maken over het elektromagnetische spectrum, en meer soorten moleculen in de atmosfeer te identificeren, zoals koolstofdioxide, methaan of ammoniak. Die telescopen zullen ons ook helpen een veel concreter beeld te krijgen van het watergehalte en de structuur van K2-18b - of de planeet nu een superaarde of een mini-Neptunus blijkt te zijn.

Het feit dat we Hubble nog steeds kunnen gebruiken om innovatieve wetenschap op deze manier te doen, is absoluut verbazingwekkend, zegt Ryan Cloutier van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, die bij geen van beide studies betrokken was. Toch zal een instrument als de JWST zorgen voor een orde-van-grootte verbetering van de meetnauwkeurigheid ten opzichte van Hubble, zegt hij, waardoor het veel gemakkelijker wordt om gedetailleerde studies te doen van elk van de 55 exoplaneten in de bewoonbare zone .

Het is belangrijk op te merken dat de K2-18b-signalen verre van luchtdicht zijn. Dit soort onderzoeken zijn altijd lastig, zegt Cloutier. In het verleden zijn sommige signalen in wezen ‘verdwenen’ na verdere analyse of na een onafhankelijke analyse door een ander onderzoeksteam.

Toch is het zeldzaam om een ​​glimp op te vangen van water in de atmosfeer van een andere planeet, en dat alleen al zou voldoende interesse moeten wekken om dit soort onderzoeken gaande te houden wanneer de technologieën van het volgende decennium online gaan.

zich verstoppen