Астрономы на экзопланете, которая находится всего в 111 световых годах от нас, сделали важное открытие: там есть вода.
50 процентов атмосферы K2-18b может состоять из водяного пара. В отличие от других гигантских экзопланет с обнаруженной атмосферной водой, K2-18b является суперземлёй. Это может быть каменистым, как Земля и Марс. Венера.
Это открытие может помочь понять атмосферу экзопланет в зоне обитаемости, как в целом, так и особенно скальных экзопланет, расположенных рядом с красными карликами.
«Обнаружить воду на потенциально обитаемой планете, иной чем наша Земля, чрезвычайно захватывающе», — поделился астроном Ангелос Циарас из Университетского колледжа Лондона.
K2-18b не является «Землёй 2.0» из-за большей массы и разного состава атмосферы, но всё же приближает нас к пониманию, является ли наша планета исключением.
В 2015 году был обнаружен экзопланета K2-18b. Планета обращается вокруг звезды типа красного карлика K2-18 на расстоянии достаточно близком к звезде, совершая оборот за 33 дня. Уровни излучения звезды на планете схожи с уровнями излучения Земли (за исключением повышенной вспышечной активности, характерной для красных карликов).
Такой срок обращения обусловлен тем, что планета располагается в середине обитаемой зоны звезды: достаточно тепло, чтобы жидкая вода не испарялась с ее поверхности, но не слишком жарко, чтобы вода замерзала полностью.
Также известно, что планета примерно в два раза больше Земли и примерно в восемь раз больше по массе. Астрономы уточнили возможные типы планеты до двух вариантов: каменистая с атмосферой, подобной земной, но более крупная, или планета с преимущественно внутренним водоемом, покрытая толстым слоем льда, как Энцелад или Европа.
Новое исследование указывает на то, что у экзопланеты K2-18b может быть атмосфера.
Кеплер обнаружил планету методом транзита. При этом методе звездная система выравнивается так, что планета проходит между нами и её звездой, называемой транзитом, из-за чего происходит заметное затемнение света звезды.
Этот транзит также может помочь в изучении атмосферы планеты. При прохождении света звезды через её атмосферу некоторые длины волн поглощаются определёнными газами, создавая линии на спектре. Их можно выбрать при сравнении спектрального профиля звезды со спектральным профилем транзита.
Но это не так просто. Даже для обнаружения планетыВ первую очередь нужны высокочувствительные приборы, способные регистрировать незначительные провалы в starlight и линии спектрального поглощения, которые тоже очень слабы.
Циарас и его команда достигли этого с помощью инструмента WFC3 на космическом телескопе Хаббла. Создали восемь изображений транзита планеты перед звездой и объединили их, получив средневзвешенное значение, которое позволило сформировать спектральный профиль для планеты.
Затем пришло время выяснить, что говорит этот спектральный профиль, используя моделирование. Первоначально запускали модели атмосферы K2-18b с рядом атмосферных молекул, которые могли бы образовывать линии поглощения, включая воду, монооксид углерода, диоксид углерода, метан и аммиак.
Так как с достаточной уверенностью в спектре планеты обнаруживается только вода, команда пересмотрела анализ, применяя только её в качестве следового газа.
Затем смоделировали атмосферу тремя способами: безоблачную с водяным паром в водородно-гелиевой атмосфере; безоблачную с водяным паром, водородно-гелиевым и молекулярным азотом; и облачную с водяным паром и водородно-гелиевым.
Все три модели показали статистически значимые результаты в построении атмосферы с высокой точностью. Полученные значения были такими сходными, что не смогли отличать три вероятных типа.
С учётом имеющихся данных нельзя было указать точное количество воды, но модели указывали на вероятность того, что 20 до 50 процентов атмосферы планеты составляют водяные пары.
Для справкиАтмосфера Земли варьируется от 0 до 5 процентов паров воды (или 0,25 процента от средней массы). К2-18b же окажется довольно влажной планетой.
Нельзя также исключать возможность наличия метана и аммиака, так как длины их волн не охватываются WFC3.
В пользу развертывания широковекторных инструментов будущего, подобных Космическому телескопу имени Джеймса Уэбба и инфракрасной… экзопланетаБольшой космический мониторинг атмосферы с направления на планету.
Несмотря на активные дискуссии о пригодности умеренных планет вокруг звезд позднего типа для жизни и потребность в существенно более точных наблюдений для реальных успехов, анализ, представленный авторами статьи, обеспечивает первое прямое наблюдение молекулярной сигнатуры с экзопланеты обитаемой зоны.
Исследование было опубликовано в .