Суперземля K2-18b, удаленная от нас на 124 световых года и расположенная в обитаемой зоне своей звезды, вероятно, содержит на поверхности океаны из воды, имеет атмосферу, а также обладает умеренной температурой и давлением, подходящими для зарождения и развития известных нам форм жизни. К такому выводу пришла команда астрономов из Кембриджского университета (Великобритания), проведя моделирование, основанное на данных о размере, массе и частично известном химическом составе атмосферы этого интригующего внесолнечного мира. Выводы ученых представлены в журнале The Astrophysical Journal Letters.
«Осенью 2019 года в атмосфере K2-18b были зафиксированы следы водяного пара. Однако, даже с учетом этой находки и того, что планета располагается в обитаемой зоне, ранее нельзя было с определенной долей уверенности говорить о существовании на ее поверхности подходящих для жизни условий, так как для этого необходимо понять, какая обстановка под ее оболочкой – в частности, может ли вода находиться там в жидком виде», – рассказывают авторы исследования.
Экзопланета K2-18b в 2,6 раза по радиусу и в 8,6 раза по массе превосходит Землю. Учитывая ее большой размер, было высказано предположение, что она, скорее всего, является уменьшенной версией Нептуна, нежели крупным аналогом нашей планеты. При этом модели предсказывают, что «мининептуны» обладают внушительной водородной оболочкой, окружающей поверхностный слой воды и внутреннее ядро из силикатов и железа. И, если водородная оболочка довольно толстая, температура и давление под ней будут слишком высокими, чтобы поддерживать жизнь.
Однако, к счастью, столь неоптимистичные прогнозы не нашли подтверждения в случае с экзопланетой K2-18b, так как, даже несмотря на свои значительные размеры, ее оболочка из водорода не является очень протяженной и водный слой под ней может иметь подходящие для жизни условия.
«Проанализировав данные наблюдений, мы подтвердили, что атмосфера богата водородом и содержит значительное количество водяного пара. Кроме этого, нам удалось оценить содержание других химических веществ, таких как метан и аммиак, которое оказалось ниже, чем ожидалось», – пояснили авторы исследования.
Выяснив атмосферные свойства, астрономы использовали эти данные в качестве входных условий для широко набора моделей K2-18b, которые сопоставляли их с известными из наблюдений массой и радиусом. В результате ученые получили диапазон возможных условий, царящих на ее поверхности, в том числе протяженности водородной оболочки, температуры и давления в водном слое.
«Нам было необходимо выяснить толщину водородной оболочки, то есть насколько глубоко уходит водород. Хотя это задача с несколькими решениями, мы показали, что K2-18b не нуждается в большом количестве водорода, чтобы объяснить все данные, собранные в ходе ее наблюдений», – отметил Мэттью Никсон, соавтор исследования.
Согласно полученным данным, максимальная степень водородной оболочки, допускаемая моделями, составляет около 6 процентов от массы K2-18b, хотя для большинства решений она гораздо меньше. Минимальное количество водорода составляет около одной миллионной массы экзопланеты, аналогично массовой доле атмосферы Земли. В частности, ряд сценариев показывает, что K2-18b является миром, покрытым слоем жидкой воды при давлениях и температурах, аналогичных тем, что встречаются в наших океанах.