Ny rymdteleskopforskning NASA James Webb rymdteleskop upptäckte exoplaneten K2-18b, som är 8,6 gånger mer massiv än jorden. Under utredningen påvisades molekyler innehållande kol, metan och koldioxid. Webbs upptäckt lägger till nya studier som tyder på det K2-18b kan vara en hyceisk exoplanet som har potential att ha en väterik atmosfär och yta täckt av vatten hav. Den första titten på de atmosfäriska egenskaperna hos denna exoplanet i den beboeliga zonen kommer från observationer av NASA:s rymdteleskop Hubble, vilket utlöste ytterligare studier som sedan dess har förändrat vår förståelse av universum.

K2-18b kretsar kring den coola dvärgstjärnan K2-18 v beboelig zon och ligger 120 ljusår från jorden i stjärnbilden Lejonet. Exoplaneter som K2-18b, som är mellan jordens och Neptunus storlek, är olik någonting i vårt solsystem. Denna brist på likvärdiga närliggande planeter gör att dessa sub-Neptunus de har studerats under lång tid och är föremål för aktiv debatt bland astronomer. Förslaget att sub-Neptunus K2-18b skulle kunna vara Hycean exoplanet, är intressant eftersom vissa astronomer tror att dessa världar är lovande miljöer för att söka efter bevis på liv på exoplaneter.

"Våra fynd understryker vikten av överväganden som tar hänsyn till olika former av beboeliga miljöer i sökandet efter liv på andra planeter." förklarade Nikku Madhusudhan, en astronom vid University of Cambridge och huvudförfattare till tidningen som tillkännager dessa resultat. "Traditionellt har sökandet efter liv på exoplaneter främst fokuserat på de mindre steniga planeterna, men de större hyckessiska världarna är betydligt mer gynnsamma för att observera atmosfärer." Med andra ord, forskare räknar ut att liv också kan existera på planeter som inte är släkt med jorden när det gäller egenskaper - till exempel dess storlek.

Metan är ett tecken på liv

Överflödet av metan och koldioxid och bristen på ammoniak stödjer hypotesen att det kan finnas ett vattenhav under den väterika atmosfären (i fallet K2-18b). Denna första Webb's observationerna gav också möjlig detektering av en molekyl som kallas dimetylsulfid (DMS). Endast liv producerar det på jorden. Majoriteten av DMS i jordens atmosfär emitteras från växtplankton i den marina miljön. Att verifiera förekomsten av DMS är dock mycket komplicerat och kräver ytterligare utredning. "Kommande Webb-observationer bör kunna bekräfta om DMS verkligen finns i atmosfären av K2-18b i betydande koncentration," Madhusudhan förklarade.

Medan K2-18b ligger i den beboeliga zonen och nu är känd för att innehålla kolbärande molekyler, betyder detta inte nödvändigtvis att planeten kan försörja liv. Planetens stora storlek - med en radie 2,6 gånger jordens - betyder att planetens inre sannolikt innehåller en stor mantel av högtrycksis som Neptunus, men med en tunnare väterik atmosfär och en oceanisk yta. Hyceiska världar tros ha oceaner av vatten. Det är dock också möjligt att havet är för varmt för att vara beboeligt.

"Även om den här typen av planeter inte finns i vårt solsystem, är sub-Neptunus den vanligaste typen av planeter som hittills är kända i galaxen." förklarade gruppmedlem Subhajit Sarkar från Cardiff University. "Vi har fått det mest detaljerade spektrumet av sub-Neptunus beboeliga zon hittills, vilket gör att vi kan upptäcka molekylerna som finns i dess atmosfär."

Spektralanalys av ljus

Att karakterisera atmosfären hos exoplaneter som K2-18 b (vilket betyder att identifiera deras gaser och fysiska förhållanden) är ett mycket aktivt område inom astronomi. Men dessa planeter överskuggas bokstavligen av glöden från deras mycket större moderstjärnor, vilket gör utforskningen av exoplaneternas atmosfär särskilt utmanande.

NASA letar efter liv på andra planeter. Tänk om besökare från andra planeter redan finns bland oss?

Teamet undvek denna utmaning genom att analysera ljuset från moderstjärnan K2-18b när det passerade genom exoplanetens atmosfär. K2-18b är en transiterande exoplanet, vilket betyder att vi kan upptäcka en dipp i ljusstyrkan när den passerar framför sin värdstjärna. Så här upptäcktes exoplaneten första gången 2015 av NASA:s K2-uppdrag. Detta innebär att under transiter av en exoplanet passerar en liten del av stjärnljuset genom dess atmosfär innan den når teleskop som Webb. Stjärnljusets passage genom en exoplanets atmosfär lämnar spår som astronomer kan sätta ihop för att bestämma gaserna i den exoplanetens atmosfär.

"Detta resultat var endast möjligt på grund av det utökade våglängdsområdet och oöverträffade känsligheten hos Webb, vilket möjliggjorde robust detektering av spektrala egenskaper med endast två övergångar." sa Madhusudhan. "Som jämförelse gav en Webb transitobservation jämförbar precision med åtta Hubbleobservationer under flera år och över ett relativt smalt våglängdsområde."

"Dessa resultat är resultatet av bara två observationer av K2-18b, med många fler på väg," förklarade teammedlemmen Savvas Constantinou från University of Cambridge. "Det betyder att vårt arbete bara är ett tidigt urval av vad Webb kan observera på exoplaneter i den beboeliga zonen."

Teamet av forskare avser nu att genomföra en uppföljande undersökning med hjälp av teleskopets Mid-Infrared Instrument (MIRI) spektrograf, som de hoppas kommer att ytterligare bekräfta deras fynd och ge nya insikter om miljöförhållandena på K2-18b.

"Vårt slutmål är att identifiera liv på en beboelig exoplanet som skulle förändra vår förståelse av vår plats i universum." avslutade Madhusudhan. "Våra resultat är ett lovande steg mot en djupare förståelse av hyceanska världar i denna strävan."