För första gången har två team av astronomer upptäckt vattenånga runt en liten planet som kretsar runt en avlägsen stjärnas bebodliga zon. De hittade till och med spår av regn i de intilliggande molnen. Detta bekräftade astronomers tidigare antaganden om att vatten, som anses vara en väsentlig del av livet, också förekommer i atmosfären i små exoplaneter.

Astronom Nikku Madhusudhan från Astronomical Institute of Cambridge University säger:

”Det är väldigt spännande. Ingen skulle förvänta sig en sådan upptäckt, inte ens nyligen. ”

Vattenånga har tidigare hittats i de heta gasformiga atmosfärerna på jättexoplaneter, men dess upptäckt kring mindre exoplaneter har varit en utmaning. Astronomer studerar atmosfären genom att analysera ljuset som kommer från värdstjärnan när exoplaneten är framför den eller passerar den. Om planeten har en atmosfär kommer vissa våglängder av ljus att absorberas av atmosfäriska atomer eller molekyler, vilket lämnar karakteristiska linjer i stjärnspektret. Denna teknik fungerar bäst på stora planeter med en stor atmosfär, som sedan passerar genom en större mängd stjärnljus. Ändå är det bara några få teleskop som Hubble Space Telescope som är tillräckligt känsliga för att upptäcka svaga linjer. Astronomer använde rymdteleskopet Hubble för att experimentera och observera flera mindre exoplaneter i storlek Neptunus och jord, vilket inte gav det önskade resultatet.

Planet K2-18b

Föreställ dig planeten K2-18b. Denna närliggande planet, som kretsar kring en röd dvärg ungefär 110 ljusår från Jorden, ansågs vara den främsta kandidaten för att hitta flytande vatten. Även om dess stjärna är mycket svalare än solen, betyder dess korta bana, som endast varar 33 dagar, att den får nästan samma värme som jorden från solen. Närvaron av flytande vatten på planetens yta kan vara stabil, och dess plats är i den bebörliga zonen för dess stjärna. Ett team av astronomer från Förenta staterna och Kanada har fått studera K2-18b under flera år med hjälp av Hubble-teleskopet. Forskare har samlat data från åtta banor på planeten framför dess stjärna.

"Det måste bekräftas, men våra register visar också spår av vattenånga i molnen," säger lagledaren Björn Benneke vid University of Montreal, Kanada. Teamet, som publicerade sina resultat på arXiv igår och vidarebefordrade det till The Astronomical Journal, erhöll också data från NASA: s Spitzer och Kepler rymdteleskop och använde dem alla i klimatmodellen K2-18b. Den mest troliga tolkningen av modellen är att planeten har moln med kondenserat flytande vatten.

"Det finns verkligen regn på denna planet som på jorden," säger Benneke. "Om du flyger i en varmluftsballong och hade lite andningsutrustning till ditt förfogande skulle du förmodligen inte bli skadad."

K2-18b - Scale Neptune

Men detta betyder inte att K2-18b har en yta med land och hav precis som jorden. K2-18b är ungefär dubbelt så stor som diametern och åtta gånger volymen på vår planet. Enligt Benneke är det mer en minskad Neptun med ett tjockt ogenomskinligt lock som troligtvis döljer en stenig eller isig kärna. "Det är inte den andra jorden", säger Angelos Tsiaras, teamledare vid University College London (UCL), som idag publicerade sin egen analys av offentligt tillgängliga Hubble-teleskopdata i Nature Astronomy. Båda lagen är överens om förekomsten av vattenånga och möjliga moln. "Moln ska vara där," säger Giovanna Tinetti från UCL-teamet.

Benneke säger att det på K2-18b det kan finnas en vattencykel med regn som faller från atmosfären även utan ”jordytan”, förångande i ett tätt och hett undre gasskikt för att lyfta och kondensera igen i molnen.

Resultatet uppmuntrar astronomer att utforska ytterligare. Madhusudhan säger att en annan handfull små vatteninnehållande exoplaneter kan vara inom räckhåll för Hubble-teleskopet. På längre avstånd måste forskare vänta på att efterträdaren till Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope (JWST) kommer att lanseras i 2021. "JWST kommer att vara fantastisk", säger Madhusudhan, och med hans hjälp kommer "molnen" av sådana planeter att upptäckas.