На потенційно придатній для життя планеті знайшли водяну пару

K2-18b – планета, яку обстежили астрономи з Лондона і знайшли на ній водяну пару. Але, на жаль, це зовсім не означає, що на ній може бути життя, і що вона взагалі придатна для нього. Але сам факт цього відкриття означає, що при сьогоднішньому рівні телескопів можна знайти придатні для життя планети.

Астрономи з Університетського коледжу Лондона (Велика Британія) використовували космічний телескоп «Хаббл», щоб проаналізувати склад атмосфери планети K2-18b, яка знаходиться в 110 світлових роках від нас. Вони з’ясували, що у цієї суперземлі в атмосфері є водяна пара і, швидше за все, невеликі кількості гелію і водню. Оскільки планета знаходиться в зоні населеності, тобто отримує від своєї зірки приблизно стільки ж енергії, що і Земля, водяна пара в її газової оболонці може вказувати на її придатність для життя. У той же час ряд факторів серйозно знижує ймовірність такого сценарію.

Вчені відзначають, що запуск космічного телескопа «Джеймс Уебб» вже в найближчі роки дозволить значно краще зрозуміти, чи може K2-18b мати життя.

Водяна пара в атмосфері суперземлі: чому це так важливо?

K2-18 – одна з двох відомих планет зірки K2-18, розташованої в 110 світлових роках від Землі. Цю зірку, а також планети її системи, виявили в 2015 році за допомогою космічного телескопа «Кеплер» під час другої частини своєї місії (звідки і К2 в назві). Як і інші планети, знайдені «Кеплером», K2-18b відкрита транзитним методом, по зменшенню яскравості її зірки в той момент, коли планета проходить між своїм світилом і земним телескопом. Природно, площина обертання багатьох екзопланет не дозволяє спостерігати їх з Землі транзитно, але якщо це все ж сталося, можна спробувати дізнатися про склад атмосфери подібного об’єкта.

Щоб зробити це, потрібно з’ясувати, випромінювання яких саме довжин хвиль зірки K2-18 найсильніше падає в момент, коли її частково затуляє її планета K2-18b. Якщо у планети зовсім немає атмосфери, то при її транзиті світло від всіх довжин хвиль буде знижуватися в однаковій мірі. А ось при наявності атмосфери картина стане іншою: одні молекули добре поглинають в одному діапазоні, інші – в іншому.

На жаль, існуючі космічні телескопи мають камери, які реєструють ІК-випромінювання тільки хвиль певної довжини, тому повну картину складу газової оболонки іншої планети відразу намалювати складно. В спектрах поглинання K2-18b добре видно пік поглинання інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі 1,4 мікрометра, типовий для водяної пари

Автори нової роботи використовували дані камери WFC3 космічного телескопа «Хаббл», яка реєструє інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі 1,0-1,7 мікрометра. Такі хвилі більшість газів поглинають слабо, але водяна пара, водень і гелій саме в цьому діапазоні – досить сильно.

Тому, якщо під час транзиту K2-18b випромінювання в вузьких смугах всередині діапазону 1,0-1,7 мікрометра буде падати сильніше, ніж в інших смугах того ж діапазону, можна буде говорити про те, що там є вода. Дослідники об’єднали дані восьми сеансів спостереження K2-18b «Хабблом» і з ймовірністю вище 0,9973 встановили, що в її атмосфері є смуги поглинання молекул води і, ймовірно, водню і гелію. Кількість водяної пари в атмосфері цієї планети як мінімум 0,01-12,5% від загальної маси газової оболонки, а в теорії може доходити до 50%.

Для порівняння: на Землі вміст водяної пари – 0,25% маси атмосфери. Тобто на K2-18b водяна пара не просто є (благо, вона є і в атмосфері Марса), але її значення можна порівняти з її показником на Землі, а, може, навіть більше.

Це дуже важливо, оскільки наявність водяної пари в атмосфері практично обов’язкова умова населеної планети земного типу. Безперечно, тіло близьких до Землі розмірів може мати в газовій оболонці водяну пару і бути при цьому безлюдним, але ось бути населеним без значних кількостей водяної пари воно, як вважається, не може.

Автори нової роботи спробували з’ясувати і те, як саме може бути «влаштована» атмосфера планети в цілому. Для цього вони змоделювали поглинання випромінювання зірки K2-18 її планетою при транзиті в трьох сценаріях. У першому з них атмосфера досліджуваної суперземлі складалася в основному з водяної пари (20-50%), водню і гелію. У другому – в основному з азоту, з помірною кількістю водяної пари і легких газів, як на Землі. У третьому – планету покривав суцільний шар хмар. На жаль, згідно моделювання, всі три випадки виявилися майже однаково ймовірними (різниця виходила за межі статистичної похибки). Щоб розібратися в тому, який з них вірний, потрібні спостереження досконаліших телескопів: «Хаббл», при всіх своїх плюсах, телескоп з XX століття, і технічно його камери далеко не найкращі.