Представление художника об экзопланете K2-18b, вращающейся вокруг звезды-хозяина
В сентябре прошлого года НАСА объявило об открытии K2-18b, субнептуновой экзопланеты, содержащей не только углекислый газ и метан в изобилии, но и следы диметилсульфида (DMS). Диметилсульфид, который вырабатывается исключительно земными формами жизни, может поставить экзопланету на первое место в списке наиболее перспективных мест для существования внеземной жизни, насколько нам известно.
Расположенная примерно в 120 световых годах от Земли, K2-18b является субнептунианской экзопланетой (масса в 8,6 раза больше массы Земли), вращающейся вокруг холодной карликовой звезды в созвездии Лев. Отсутствие подобных планет в Солнечной системе означает, что характеристики этого типа экзопланет изучены особенно плохо. Природа их атмосфер является предметом споров уже несколько десятилетий.
Высказывались предположения, что субнептуны, включая K2-18b, могут быть гианскими экзопланетами, то есть покрытыми жидким океаном и обладающими богатой водородом атмосферой. Учитывая эти характеристики, астрономы считают эти экзопланеты перспективными объектами для поиска внеземной жизни — не говоря уже о том, что субнептуны являются самыми распространенными экзопланетами в Галактике.
С другой стороны, «традиционно поиск жизни на экзопланетах фокусировался в основном на небольших каменистых планетах, но более крупные гиганские миры явно больше подходят для наблюдений за атмосферой«, — пояснил Никку Мадхусудхан, астроном из Кембриджского университета, в пресс-релизе НАСА. Проанализировав спектрометрические данные космического телескопа «Джеймс Уэбб», Мадхусудхан и его коллеги сообщают об интересных открытиях, позволяющих предположить, что K2-18b пригодна для жизни.
Признаки пригодности для жизни еще предстоит подтвердить
Чтобы проанализировать атмосферу K2-18b, исследователи использовали мощные приборы телескопа «Джеймс Уэбб» для анализа ее светового спектра. Однако анализ столкнулся с серьезной проблемой, поскольку свет планеты почти полностью затмевает свет ее звезды-хозяина.
Чтобы обойти это препятствие, исследовательская группа вместо этого проанализировала свет звезды, проходящий через экзопланету. Как правило, транзит экзопланеты перед звездой-хозяином обнаруживается при небольшом снижении ее светимости. Это означает, что часть излучения звезды проходит через экзопланету, прежде чем попасть на приборы телескопа, что позволяет нам в данном случае сделать вывод о составе ее атмосферы. По словам экспертов, за одно наблюдение «Джеймс Уэбб» продемонстрировал точность, сопоставимую с 8 наблюдениями «Хаббла», проводившимися в течение нескольких лет.
Первый набор данных, полученных «Джеймсом Уэббом», показывает характеристики, которые соответствуют характеристикам каменистой планеты с жидким океаном на поверхности и атмосферой, богатой углекислым газом и метаном. Помимо этих характеристик, очевидное отсутствие аммиака, воды и угарного газа позволяет предположить, что K2-18b действительно является гисианской экзопланетой.
По словам исследователей, высокая концентрация метана в ее атмосфере указывает на то, что на ней потенциально может существовать какая-то форма водной жизни. Присутствие ацетотрофных (вырабатывающих метан) метанофорных бактерий, например, могло бы объяснить столь высокую концентрацию атмосферного метана. Кроме того, это первый случай обнаружения метана в изобилии на относительно небольшой экзопланете. Также были обнаружены следы диметилсульфида (DMS) — молекулы, обычно производимой фитопланктоном на Земле.
Однако второй набор данных, собранных «Джеймсом Уэббом», также указывает на то, что K2-18b может быть газообразной планетой без каменистой поверхности, на которой, следовательно, не может быть жизни, как предполагается в отдельном недавнем исследовании. В самом деле, даже если она находится в обитаемой зоне звезды-хозяина и содержит углеродистые молекулы, это не обязательно означает, что она благоприятна для жизни.
Спектры пропускания с Джеймса Уэбба (черные и серые точки с погрешностями) и смоделированные спектры для K2-18b, предполагающие безжизненный океанический мир (вверху слева), жизнеобеспечивающий океанический мир (внизу слева) и безжизненную богатую газом планету (внизу справа).
Например, его размеры позволяют предположить, что под его жидкой поверхностью может находиться обширная мантия из льда высокой плотности, как у Нептуна, но с более тонкой, богатой водородом атмосферой. Это позволяет предположить, что поверхностный океан может быть слишком холодным и враждебным для обитания микроорганизмов. Возможно также, что этот океан слишком теплый для развития жизни.
Кроме того, наличие DMS еще требует дальнейшей проверки, прежде чем его можно будет подтвердить. «Следующие наблюдения «Уэбба» должны подтвердить, действительно ли DMS присутствует в атмосфере K2-18 b в значительных количествах«, — говорит Мадхусудхан. Команда планирует провести следующие десять месяцев, анализируя новые данные, полученные с помощью спектрографа MIRI (Mid-Infrared Instrument) на «Джеймсе Уэббе».
