Астрономы обнаружили, что экзопланета, более чем в два раза превышающая размер Земли, потенциально пригодна для обитания, открыв поиск жизни планетам, значительно большим, чем Земля, но меньшим, чем Нептун.
Экзопланета K2-18b, удаленная на 124 световых года, в 2,6 раза больше радиуса и в 8,6 раза больше массы Земли и вращается вокруг своей звезды в обитаемой зоне, где температура может позволить жидкой воде существовать. Осенью 2019 года планета была предметом широкого освещения в СМИ, поскольку две разные группы сообщили об обнаружении водяного пара в атмосфере, обогащенной водородом. Тем не менее, степень атмосферы и внутренняя обстановка оставались неизвестными.
«Водяной пар был обнаружен в атмосфере ряда экзопланет, но даже если планета находится в обитаемое зоне, это не обязательно означает, что на поверхности существуют обитаемые условия», - сказал доктор Никку Мадхусудхан из Кембриджского института. Астрономия, которая привела новое исследование. «Чтобы установить перспективы обитаемости, важно получить единое понимание внутренних и атмосферных условий на планете, в частности, может ли жидкая вода существовать под атмосферой».
Исследователи подтвердили, что атмосфера богата водородом и содержит значительное количество водяного пара. Они также обнаружили, что уровни других химических веществ, таких как метан и аммиак, были ниже, чем ожидалось для такой атмосферы. Можно ли отнести эти уровни к биологическим процессам, еще неизвестно.
Затем команда использовала атмосферные свойства в качестве граничных условий для моделей внутренних планет. Они исследовали широкий спектр моделей, которые могли бы объяснить свойства атмосферы, а также массу и радиус планеты. Это позволило им получить диапазон возможных условий внутри, в том числе степень водородной оболочки и температуры и давления в водном слое.
«Мы хотели узнать толщину водородной оболочки - насколько глубоко уходит водород», - сказал соавтор Мэтью Никсон, доктор философии. студент в Институте астрономии. «Хотя это вопрос с несколькими решениями, мы показали, что вам не нужно много водорода, чтобы объяснить все наблюдения вместе».
Исследователи обнаружили, что максимальная степень водородной оболочки, допускаемая данными, составляет около 6% от массы планеты, хотя для большинства решений требуется гораздо меньше. Минимальное количество водорода составляет около одной миллионной по массе, аналогично массовой доле атмосферы Земли. В частности, ряд сценариев учитывает мир океана с жидкой водой ниже атмосферы при давлениях и температурах, аналогичных тем, которые встречаются в океанах Земли.
Это исследование открывает поиск пригодных для обитания условий и биосигнатур вне солнечной системы для экзопланет, которые значительно больше Земли, за пределами похожих на Землю экзопланет. Кроме того, такие планеты , как K2-18b, более доступны для атмосферных наблюдений с помощью существующих и будущих объектов наблюдений. Атмосферные ограничения, полученные в этом исследовании, могут быть уточнены с помощью будущих наблюдений на крупных объектах, таких как предстоящий космический телескоп Джеймса Вебба.