Hvordan astronomer opdagede vand på en potentielt beboelig exoplanet for første gang

Med mere end 4, 000 exoplaneter - planeter, der kredser om andre stjerner end vores sol - opdaget indtil videre, det kan virke som om, vi er på nippet til at finde ud af, om vi er alene i universet. Men desværre vi ved ikke meget om disse planeter – i de fleste tilfælde kun deres masse og deres radius.

At forstå, om en planet kan være vært for liv, kræver meget mere information. I øjeblikket, en yderst vigtig information, der mangler, er tilstedeværelsen, deres atmosfæres sammensætning og struktur. Tegn på atmosfærisk vand, ilt og metan ville alle være tegn på, at en planet kan understøtte liv.

Nu er det for første gang lykkedes at detektere vanddamp i atmosfæren på en exoplanet, der er potentielt beboelig. Vores resultater er offentliggjort i Natur astronomi .

En planets atmosfære spiller en afgørende rolle i at forme forholdene inde i den – eller på dens overflade, hvis den har en. Dens sammensætning, stabilitet og struktur giver alle vigtige fingerpeg om, hvordan det er at være der. Gennem atmosfæriske undersøgelser, vi kan derfor lære om planetens historie, undersøge dets beboelighed og, ultimativt, opdage tegn på liv.

Den primære metode, som vi bruger, når vi undersøger exoplaneter, er transitspektroskopi. Dette indebærer at se på stjernelys, når en planet passerer foran sin værtsstjerne. Mens det passerer, stjernelys filtreres gennem planetens atmosfære - med lys, der absorberes eller afbøjes baseret på, hvilke forbindelser atmosfæren består af.

Atmosfæren efterlader derfor et karakteristisk fodaftryk i det stjernelys, som vi forsøger at observere. Yderligere analyse kan så hjælpe os med at matche dette fodaftryk til kendte grundstoffer og molekyler, såsom vand eller metan.

I øjeblikket, studiet af exoplanets atmosfærer er begrænset, da denne form for måling kræver meget høj præcision, som nuværende instrumenter ikke var bygget til at levere. Men molekylære signaturer fra vand er blevet fundet i atmosfæren på gasformige planeter, ligner Jupiter eller Neptun. Det er aldrig før set på mindre planeter - indtil nu.

K2-18 b

K2-18 b blev opdaget i 2015 og er en af ​​hundredvis af "superjorde" - planeter med en masse mellem Jorden og Neptun - fundet af NASAs Kepler-rumfartøj. Det er en planet med otte gange Jordens masse, der kredser om en såkaldt "rød dværg"-stjerne, som er meget køligere end solen.

Imidlertid, K2-18b er placeret i den "beboelige zone" af sin stjerne, hvilket betyder, at den har den rigtige temperatur til at understøtte flydende vand. I betragtning af dens masse og radius, K2-18 b er ikke en gasformig planet, men har stor sandsynlighed for at have en stenet overflade.

Vi udviklede algoritmer til at analysere stjernelyset filtreret af denne planet ved hjælp af transitspektroskopi, med data leveret af Hubble-rumteleskopet.

Dette gjorde det muligt for os at foretage den første vellykkede påvisning af en atmosfære med vanddamp omkring en ikke-gasformig planet, som også er placeret inden for sin stjernes beboelige zone.

For at en exoplanet kan defineres som beboelig, der er en lang række krav, der skal opfyldes. Den ene er, at planeten skal være i den beboelige zone, hvor vand kan eksistere i flydende form. Det er også nødvendigt, at planeten har en atmosfære for at beskytte planeten mod enhver skadelig stråling, der kommer fra dens værtsstjerne.

Et andet vigtigt element er tilstedeværelsen af ​​vand, afgørende for livet, som vi kender det. Selvom der er mange andre kriterier for beboelighed, såsom tilstedeværelsen af ​​ilt i atmosfæren, vores forskning har gjort K2-18b til den bedste kandidat til dato. Det er den eneste exoplanet, der opfylder tre krav til beboelighed:de rigtige temperaturer, en atmosfære og tilstedeværelsen af ​​vand.

Imidlertid, vi kan ikke sige, med aktuelle data, præcis hvor sandsynligt, at planeten er til at understøtte liv. Vores data er begrænset til et område af spektret - dette viser, hvordan lys nedbrydes af bølgelængde - hvor vandet dominerer, så andre molekyler kan desværre ikke bekræftes.

Først af mange?

Med den næste generation af teleskoper, såsom James Webb-rumteleskopet og ARIEL-rummissionen, vi vil kunne finde mere information om den kemiske sammensætning, skydække og struktur af atmosfæren i K2-18 b. Dette vil hjælpe os med at forstå, hvor beboeligt det er.

Disse missioner kunne også gøre det nemmere at foretage lignende påvisninger for andre stenede legemer i de beboelige zoner af deres forældrestjerner.

Det ville bestemt være spændende. Når K2-18 b er 110 lysår væk, det er ikke rigtig en planet, vi kunne besøge – selv med små robotsonder – i en overskuelig fremtid.

Spændende nok, det er nok bare et spørgsmål om tid, før vi finder lignende planeter, der er tættere på. Så vi er måske godt i gang med at besvare det ældgamle spørgsmål om, hvorvidt vi trods alt er alene i universet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.