Astronomer som använder rymdteleskopet Hubble har upptäckt vatten i atmosfären på en exoplanet i dess stjärnas bebörliga zon. Om det bekräftas är det första gången vi har upptäckt vatten - en kritisk ingrediens för livet som vi känner till det - på en exoplanet. Vattnet upptäcktes som ånga i atmosfären, men planetens temperatur betyder att det kan hålla flytande vatten på ytan, om det är stenigt.
Planeten kallas K2-18b, och den är ungefär 110 ljusår bort. Planeten är mycket annorlunda än jorden. Det är en Super-Earth, och den är dubbelt så stor som Jorden och ungefär åtta gånger så massiv. K2-18b kretsar runt en röd dvärgstjärna, och den upptäcktes först 2015 av Kepler Space Telescope.
"Att hitta vatten på en potentiellt beboelig värld än jorden är oerhört spännande."
Dr. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED)
Astronomer vid Center for Space Exochemistry Data vid University College London i Storbritannien gjorde upptäckten i data från Hubble Space Telescope's Wide Field Camera 3. Deras resultat är i ett papper med titeln "Vattenånga i atmosfären i den beboeliga zonen åtta-jorden-massan planet K2-18 b ”publicerad i Nature Astronomy. Upptäckten är baserad på den spektroskopiska signaturen för vatten i exoplanetens atmosfär.
I ett pressmeddelande sade den första författaren Dr. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED): ”Att hitta vatten på en annan beboelig värld än Jorden är oerhört spännande. K2-18b är inte 'Earth 2.0' eftersom den är betydligt tyngre och har en annan atmosfärisk sammansättning. Men det leder oss närmare att besvara den grundläggande frågan: Är jorden unik? ”
Teamet bakom upptäckten utvecklade algoritmer och körde arkiverade Hubble-data från 2016 och 2017 genom dem. De analyserade stjärnljus från den röda dvärgstjärnan när den passerade genom exoplanetens atmosfär. De upptäckte molekylsignaturen för vatten samt väte och helium.
Dessa resultat ska ännu inte bekräftas, men om och när de är är konsekvenserna spännande. Forskare tror att superjordar som den här är den vanligaste planeten på Vintergatan. Och röda dvärgstjärnor som K2-18b-banor är den vanligaste typen av stjärna. De är också de coolaste och mest långlivade, tillsammans med att vara de minsta. Detta indikerar att det potentiellt kan finnas många fler exoplaneter som liknar den.
Kepler upptäckte hundratals Super-Earths, som är planeter med massor mellan Jorden och Neptun, och NASA: s TESS förväntas hitta hundratals fler. Enligt medförfattaren till denna nya artikeln, Dr. Ingo Waldmann, är detta bra för att hitta potentiella bebodda exoplaneter.
I ett pressmeddelande sade Dr. Waldmann, ”Med så många nya superjordar som förväntas hittas under de kommande decennierna, är det troligt att detta är den första upptäckten av många potentiellt bebodda planeter. Detta beror inte bara på att superjordar som K2-18b är de vanligaste planeterna i vår Vintergatan, utan också för att röda dvärgar - stjärnor som är mindre än vår sol - är de vanligaste stjärnorna. ”
Planeten har ett mycket kort år. Det tar bara 33 dagar att slutföra en bana. Forskarna tror att K2-18b är antingen en stenig planet eller en isig planet. Om det är isigt kan det ha en stor mängd vatten i sitt inre. Men det här är bara preliminära resultat.
"Denna studie bidrar till vår förståelse av bebobara världar bortom vårt solsystem och markerar en ny era i exoplanetforskning ..."
DR. ANGELOS TSIARAS (UCL CENTER FÖR RUM EXOCHEMISTRY DATA, CSED)
Enligt författarna kan atmosfären också innehålla kväve och metan, två kemikalier associerade med livet. Men tyvärr kunde de inte upptäcka dem. Det kommer att behöva vänta på ytterligare studier, vilket också gör att de kan uppskatta molntäckningen och andelen vatten i atmosfären.
K2-12b är verkligen nära sin stjärna, men eftersom röda dvärgar inte är lika energiska som vår sol, tar exoplaneten ungefär lika mycket energi som jorden gör från vår sol. Astronomernas beräkningar visar att dess temperatur liknar jordens: någonstans i området mellan -72 Celsius och 47 Celsius (-99 grader till 116 F.)
Det här är spännande resultat, men utsikterna för liv på denna exoplanet är inte stora. Även om planeten själv befinner sig i stjärnans beboeliga zon, kanske inte den stjärnan som kretsar kring är mycket gästvänlig. Röda dvärgar kan släppa ut många facklor, och all den energi kan allvarligt begränsa potentialen för liv.
Å andra sidan är det faktum att K2-12b har en atmosfär alls spännande, särskilt eftersom den innehåller mycket väte. En atmosfär kan skydda en planet från en stjärns strålning, precis som jordens gör. Om planetens atmosfär domineras av väte, som är mycket lätt och lätt sprids av stjärnstrålning, är det en indikation på att K2-12b på vissa sätt kan skyddas, även om den kretsar runt en röd dvärg.
Storleken på K2-12b, och andra Super-Earth's, är också en faktor till förmån för bana. "Vatten kan hålla sig ganska länge eftersom superjordar kan behålla sin atmosfär under längre tid, eftersom de har en större tyngdkraft," sade Giovanna Tinetti, en fysiker som medförfattare av tidningen, i ett presssamtal.
"Denna studie bidrar till vår förståelse av bebobara världar utanför vårt solsystem och markerar en ny era i exoplanetforskning, avgörande för att i slutändan placera jorden, vårt enda hem, i en större bild av kosmos," sade Dr Tsiaras.
Denna upptäckt behöver uppföljningsobservationer för att bekräfta den. Vi behöver också bättre teleskop för att studera dess atmosfär mer detaljerat och atmosfärerna från andra exoplaneter. Två teleskoper i horisonten kommer att ta itu med det jobbet. James Webb rymdteleskopet har den starka förmågan att undersöka atmosfären på exoplaneter, vilket verkligen är nästa steg för att förstå alla exoplaneter som hittas av Kepler, och som kommer att hittas av TESS.
ESA: s ARIEL-uppdrag (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) kommer att lanseras 2028 och kommer att studera atmosfärerna på cirka 1000 exoplaneter i detalj. ARIEL, tillsammans med JWST, kommer att ge oss en mycket bättre förståelse för K2-12b och exoplaneter som det.
Professor Giovanna Tinetti (UCL CSED), medförfattare och huvudutredare för ARIEL, sa: ”Vår upptäckt gör K2-18b till ett av de mest intressanta målen för framtida studier. Över 4000 exoplaneter har upptäckts men vi vet inte mycket om deras sammansättning och natur. Genom att observera ett stort urval av planeter hoppas vi kunna avslöja hemligheter om deras kemi, bildning och utveckling. ”
"Att faktiskt förstå hur bostadsutvecklingen utvecklas i en vätetrik atmosfär kommer att bli ett mycket intensivt ämne under de kommande tio åren," sade Waldmann.
Mer:
- Forskningsdokument: Vattenånga i atmosfären på den bebodda zonen planeten K2-18 b
- NASA: s pressmeddelande: NASA: s Hubble hittar vattenånga på Exitplanet för Habitable-Zone för första gången
- Pressmeddelande från Hubble: Hubble hittar vattenånga på Exoplanet för Habitabel zon för första gången
