Если бы вы могли поместить воздушный шар на межзвездный космический корабль и пролететь 110 световых лет до определенной планеты, вращающейся вокруг тусклой звезды в созвездии Льва, у вас был бы опыт, совершенно не похожий на воздушный шар на Земле. Температура, давление и влажный воздух могут быть довольно приятными, хотя вам понадобится кислородная маска и, возможно, зонт.
«Может случиться так, что вы попадете под дождь», - говорит Бьорн Беннеке , исследователь экзопланет в университете Монреаля.
Телескопы, охотящиеся на мерцающие, колеблющиеся звезды, обнаружили за последние десятилетия более 4000 потенциальных экзопланет, некоторые из которых вращаются в не слишком холодной и не слишком горячей зоне вокруг их звезды-хозяина, где вода будет иметь шанс остаться в жидкости. Другие даже были найдены в гавани фактических молекул H 2 O . Однако, согласно двум исследованиям, опубликованным на этой неделе, экзопланета K2-18b является первой, чтобы установить оба флажка. К сожалению, несколько других явно не похожих на землю характеристик делают K2018b невероятным домом для жизни, каким мы его знаем. Но открытие представляет собой важный шаг к поиску планет, которые мы могли бы считать гостеприимными .
«Мы ближе всего подошли к обнаружению некоторой среды, похожей на Землю», - говорит Беннеке, который возглавляет одну из двух групп, изучающих планету.
Все, что ученые знают об этом инопланетном мире, происходит от того, как он взаимодействует со своей звездой. Миссия Кеплера впервые заметила затемнение звезды в 2015 году, и последующие наблюдения с помощью космического телескопа Спитцер подтвердили присутствие планеты в два раза больше Земли в 2017 году. Затем другой инструмент взвесил планету, измерив колебание звезды и обнаружив, что быть примерно в восемь раз тяжелее Земли. Еще три года наблюдений с помощью космического телескопа Хаббла позволили зафиксировать еще восемь вспышек света, что привело к описанию атмосферы планеты на этой неделе.
Ключ к изучению атмосферы планеты, которую вы действительно не можете увидеть, состоит в том, чтобы измерить, насколько большой она выглядит, используя различные виды света. Чисто каменистая планета без атмосферы будет идеально блокировать все цвета, в то время как каждый тип молекулы в атмосфере блокирует только определенные длины волн. Атмосфера выглядит непрозрачной в этом разнообразии света, и планета выглядит больше на фоне звезды. К2-18b, например, разбухает при взгляде в свете, заблокированном водой.
«Это в основном прямое доказательство того, что в атмосфере есть водяной пар», - говорит Беннеке, чье исследование было опубликовано в сети на этой неделе, но еще не было рецензировано.
Другая группа ученых, чьи результаты появились в среду в Nature Astronomy , пришли к тому же выводу, используя те же данные. Хотя они не могут сказать, имеет ли планета влажный или засушливый климат - их модели прогнозируют влажность от 0,01 до 50 процентов, - они говорят, что шансы случайного статистического совпадения ниже, чем 1 на 2000.
Но если какие-то будущие исследователи окажутся в атмосфере К2-18b, они не должны пытаться приземлиться. Размер и вес планеты делают ее довольно тонкой по земным меркам - почти весь газообразный водород практически без твердого вещества для ползучих инопланетян. В то время как нашей солнечной системе не хватает настоящего аналога, Беннеке предполагает, что мини- Нептун мог бы служить лучшим ментальным образом, чем сверхразмерная Земля. «Я не ожидал бы никакой подобной Земле жизни из-за отсутствия поверхности», добавляет он.
Небеса K2-18b могут быть даже более знакомыми, чем предполагает простое присутствие воды. Анализ Беннеке обнаружил, что небольшое количество света блокируется - что делает планету немного толще - на всех длинах волн. Поскольку низкая плотность планеты исключает поверхность, он интерпретирует это препятствие как побочный эффект воды. «Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что на самом деле это облачная колода с каплями жидкой воды, очень похожая на Землю», - говорит он. «Вполне вероятно, что есть даже дождь».
Другая команда, однако, не совсем готова начать выпускать прогнозы погоды exoplanet. «Наши модели полностью согласуются с облаками, - пишет Инго Вальдманн , астроном из Университетского колледжа Лондона, который работал над анализом астрономии природы , в электронном письме, - но мы не можем окончательно сказать, есть облака или нет, пока [мы не получим пространство Джеймса Уэбба Телескоп] наблюдения. " Он и его коллеги проверили наблюдения по моделям как облачной, так и не облачной атмосферы, и обнаружили, что ни один из них не был значительно лучше, чем другой.
Помимо отсутствия поверхности, K2-18b также вращается вокруг звезды, совершенно отличной от нашего Солнца . Как маленький карлик, он светит почти в 40 раз менее ярко, а его более низкая температура делает его более красным, чем желтым. Это не проблема с точки зрения обеспечения энергией - планета вращается намного ближе, чем Земля, делая круг примерно через месяц, так что она получает такое же тепло, - но частые вспышки звезды, вероятно, омывают планету ультрафиолетовым излучением. Ультрафиолетовые вспышки не обязательно нарушают условия жизни, но они не облегчают жизнь.
По словам Беннеке, реальное значение изучения большего числа экзопланет с такими атмосферами, как K2-18b, заключается в том, что они помогают ответить на основные вопросы о том, как звезды формируют свои планеты, например, о том, как много карликовых звезд разрушают тонкие атмосферы вокруг более дружественных для жизни, каменистых миров. Густая атмосфера K2-18b непроницаема для такой звездной активности, но методы, используемые для ее изучения, будут неоценимы, так как более мощные телескопы отделяются от Хаббла в ближайшем будущем.