211service.com
Vattenånga har upptäckts på en beboelig zonplanet 110 ljusår bort
konceptkonst för K2-18b UCL
Astronomer har upptäckt bevis för vatten på en potentiellt beboelig planet utanför vårt solsystem för första gången.
Fynden visar att planeten K2-18b, som kretsar kring en röd dvärgstjärna 110 ljusår från jorden och redan troddes vara potentiellt beboelig, har vattenånga i sin atmosfär.
Det är första gången en sådan upptäckt, rapporterad i ett par tidningar publicerade i Natur astronomi och laddade upp till arXiv , har gjorts för en planet som ligger i den beboeliga zonen - omloppsområdet runt en stjärna där flytande vatten teoretiskt skulle kunna finnas på en planets yta.
Det här är den enda planeten just nu som vi känner till utanför solsystemet som har rätt temperatur för att stödja vatten, har en atmosfär och har vatten i sig - vilket gör den här planeten till den bästa kandidaten för beboelighet som vi känner till just nu, säger Angelos Tsiaras, en exoplanetforskare från University College London och huvudförfattaren till Nature Astronomy-studien.
Medan de två artiklarna delar den allmänna slutsatsen att K2-18b har vatteninnehåll, finns det en hel del dagsljus mellan deras tillvägagångssätt, och deras resultat har olika implikationer för själva planetens övergripande struktur.
Där de två grupperna är överens är att K2-18b inte är en annan jord. Exoplaneten har åtta gånger jordens massa och är dubbelt så stor. Den är ganska nära sin värdstjärna (med en omloppsperiod på 33 dagar), men denna stjärna är hälften så stor och temperatur som solen. K2-18bs existens bekräftades 2015, och efterföljande studier föreslog att det var stenigt och möjligen i besittning av ett betydande gashölje eller ett hav.
Båda teamen tittade på Hubble-data för att observera stjärnpassagerna för K2-18b när den kretsade runt sin värdstjärna. När stjärnljus rör sig genom en planets atmosfär, sprids det av närvaron av olika atmosfäriska element och föreningar. Forskare kan analysera denna spridning för att avgöra vad en planets atmosfär består av. Teamet ledd av Björn Benneke, en exoplanetforskare från Université de Montréal och huvudförfattare på arXiv-tidningen, hade också tillgång till data från rymdteleskopen Kepler och Spitzer.
Resultatet är att Nature Astronomy-artikeln, som är peer-reviewed och mer konservativ i sina resultat, drar slutsatsen att det finns en betydande koncentration av vatten i K2-18bs atmosfär, även om forskarna spekulerar att det kan utgöra så lite som 0,01 % av atmosfären eller så mycket som 50 %.
Tsiaras och hans team tror att planeten sannolikt är en stenig superjord i besittning av en atmosfär som antingen är mycket vattendominerande, kraftigt blandad med en genomskinlig gas som kväve, eller har betydande molnbildning. Det atmosfäriska vattnet kan vara ett tecken på flytande vatten på ytan (som kanske kan täckas helt av ett hav), men det är oklart för närvarande.
Samtidigt kommer Benneke och hans team hårt på slutsatsen att K2-18b har moln gjorda av vatten – många av dem. De föreslår också en mycket mer exotisk version av planeten. Deras modell, som innehåller data från Kepler och Spitzer, tyder på att K2-18b är en mini-Neptunus som består av en liten isig eller stenig kärna insvept i ett gasformigt hölje. Inom vissa skikt av atmosfären kan vattenångan kondenseras till vätskedroppar. Ur astrobiologisk synvinkel är det mycket viktigare, säger Benneke. Det är närvaron av flytande vatten - inte ånga - som gör att livets biokemiska processer kan äga rum. K2-18b kan vara hem för mikroskopiskt liv som flyter genom gaslagret och lever av kondenserade vattendroppar i molnen.
Båda tidningarna påverkas av begränsningarna hos nuvarande teknik. Hubble är faktiskt något av en antik nuförtiden. Dess kameror var egentligen inte avsedda för den här typen av studier, och det finns bara så mycket programvara som kan göra i analys efter observation för att modellera en atmosfär 110 ljusår bort.
Kepler och Spitzer tillhandahåller ett bredare utbud av observationer (därav arXiv-tidningens molnbildningsmodeller), men de är mindre exakta än Hubble. Vi har fortfarande ingen aning om temperaturerna på planeten (Tsiaras team ställer upp ett område mellan -100 och 116 °F, eller -73 och 47 °C), var exakt vattenångan finns i atmosfären, vilka andra föreningar kan hittas i atmosfären, oavsett om det är en tidvattenlåst planet, eller andra egenskaper som kan måla en skarpare bild av hur beboelig K2-18b kan vara.
Markbaserade teleskop kanske kan göra några användbara observationer, men det är faktiskt väldigt svårt att observera en atmosfär med vatten genom en atmosfär med vatten. Vissa teleskop, som Extremt stort teleskop i norra Chile och den Trettio meter teleskop på Hawaii, kan ha lite tur med att studera K2-18b, men ingen av dem kommer att vara i drift förrän under senare hälften av nästa decennium.
Så istället är vårt bästa val att göra uppföljande observationer med två efterföljare till Hubble: James Webb Space Telescope , som ska lanseras i omloppsbana 2021 men har försenats upprepade gånger, och European Space Agencys ARIEL-rymdteleskop , planerat att lanseras 2029. Båda kommer att kunna göra observationer mer exakta och bredare över det elektromagnetiska spektrumet, identifiera fler typer av molekyler i atmosfären, som koldioxid, metan eller ammoniak. Dessa teleskop kommer också att hjälpa oss att uppnå en mycket mer konkret känsla av vatteninnehållet och strukturen i K2-18b – oavsett om planeten visar sig vara en superjord eller en mini-Neptunus.
Det faktum att vi fortfarande kan använda Hubble för att göra innovativ vetenskap som denna är helt häpnadsväckande, säger Ryan Cloutier vid Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, som inte var involverad i någon av studierna. Ändå kommer ett instrument som JWST att ge en förbättring i storleksordning i mätprecision jämfört med Hubble, säger han, vilket gör det mycket lättare att göra detaljerade studier av någon av 55 exoplaneter i beboelig zon .
Det är viktigt att notera att K2-18b-signalerna är långt ifrån lufttäta. Den här typen av studier är alltid knepiga, säger Cloutier. Tidigare har vissa signaler i princip 'försvunnit' efter ytterligare analys eller efter en oberoende analys av ett annat forskarlag.
Ändå är det sällsynt att skymta bevis på vatten i en annan planets atmosfär, och bara det borde hjälpa till att väcka tillräckligt med intresse för att hålla igång dessa typer av studier när nästa årtiondes teknologier går online.