Water op levenvriendelijke superaarde

Voor het eerst detecteren astronomen water in een exoplanet in de bewoonbare zone

De Super Earth K2-18b (voorkant) is de eerste exoplaneet in de bewoonbare zone van een ster waarop water is gedetecteerd. © ESA / Hubble, M. Graanmes
voorlezen

Spectaculaire ontdekking: astronomen ontdekten voor het eerst water op een exoplanet in de bewoonbare zone van een ster. De zware superaarde K2-18b draait om een ​​rode dwerg op ongeveer 110 lichtjaar afstand. Zoals gegevens uit de Hubble Space Telescope laten zien, bevat de atmosfeer van de planeet waterdamp - en er zou ook water op het oppervlak kunnen zijn. Dit maakt K2-18b de eerste potentieel levensvriendelijke exoplaneet met duidelijk bewezen water.

Op zoek naar een "tweede aarde" hebben astronomen honderden veelbelovende superaarde en aardachtige planeten opgespoord. Veel van deze "aardtweelingen" cirkelen in de bewoonbare zone van hun ster - het gebied waar het klimaat het bestaan ​​van vloeibaar water op het oppervlak toestaat. De planeten rond de nabijgelegen sterren Proxima Centauri en TRAPPIST-1 zijn ook inbegrepen. Maar als er water is op deze potentieel levensvriendelijke planeet, kunnen onderzoekers alleen tot nu toe raden.

Het is nog onduidelijk hoeveel water er in de gasomhulling van K2-18b zit - maar het kan zelfs 20 tot 50 procent waterdamp zijn. Alex Boersma

Manhunt in het lichtspectrum

Water rond exoplaneten kan alleen duidelijk worden aangetoond als telescopen de spectrale signatuur van de planetaire atmosfeer kunnen vastleggen. Deze handtekening wordt gecreëerd wanneer de planeet voor zijn zon passeert en het licht van de ster door zijn gaszak straalt. De moleculen en elementen van de atmosfeer absorberen vervolgens kleine hoeveelheden van dit licht en dit wordt zichtbaar in het lichtspectrum.

Het probleem is echter dat telescopen er tot nu toe niet in zijn geslaagd de atmosferische signatuur van aardachtige planeten in de bewoonbare zone op te lossen - ze zijn te klein en vaak te ver van hun ster verwijderd. Tot nu toe is de detectie van atmosferische bestanddelen alleen succesvol geweest bij grote planeten die rond hun ster cirkelden. "Tot nu toe zijn slechts drie hete planeten met minder dan drie aardstralen gemeten: Gliese 1214b, HD 97658b en 55 Cancri e", legt Angelos Tsiaras en zijn team van University College London uit.

Potentieel levensvriendelijke superaarde

Nu zijn astronomen erin geslaagd om voor het eerst de watersignatuur van een aardachtige exoplaneet in de bewoonbare zone van zijn ster te bewijzen. De planeet K2-18b cirkelt ongeveer 110 lichtjaar van ons vandaan rond een rode dwergster in het sterrenbeeld L we. Hoewel deze superaarde aanzienlijk groter en zwaarder is dan de aarde met de acht pond zware aardmassa, is het klimaat potentieel levensvriendelijk, zoals de onderzoekers melden. In zijn nauwe baan rond zijn ster ontvangt hij ongeveer evenveel straling als de aarde. tonen

Voor de analyse van de atmosfeer observeerden Tsiaras en zijn team de planeet tijdens acht transits met de Hubble Space Telescope. De optiek met hoge resolutie legde acht lichtspectra vast, die de onderzoekers vervolgens analyseerden op moleculaire en elementensignaturen.

Absoluut waterdamp in de gastank

Het resultaat: in de gaszak van K2-18b moet er water zijn, evenals waterstof en helium. De handtekeningen voor deze stoffen waren zeer belangrijk voor de onderzoekers. "Dit is de eerste atmosfeer rond een superaarde in de bewoonbare zone, die we met zoveel grote betrouwbaarheid hebben bepaald", zeggen de astronomen. Het is dus duidelijk dat er waterdamp in de atmosfeer is en mogelijk ook vloeibaar water op het oppervlak in de atmosfeer van deze potentieel levensvriendelijke exoplaneet.

Hoeveel water er op K2-18b staat, is echter nog onduidelijk. Omdat de spectrale signaturen resulteren in drie mogelijke atmosferische composities, zoals de onderzoekers melden. De superaarde kan een wolkenloze atmosfeer hebben met ongeveer 20 tot 50 procent waterdamp of een wolkrijke gasschaal met slechts 0, 01 en 12, 5 procent. De derde mogelijkheid zou een wolkvrije atmosfeer zijn, waarin naast waterdamp, waterstof en helium ook stikstof voorkomt - zelfs dan zou het watergehalte iets minder dan 12, 5 procent zijn.

Dit is hoe de astronomen water detecteerden op de superaarde K2-18b. NASA / GSFC

Zou er leven kunnen zijn op de superaarde?

Of er leven is op deze potentieel waterrijke exoplaneet, blijft voorlopig onbekend. Tot nu toe debatteren astronomen of nabije banen rond rode dwergen gunstige voorwaarden kunnen bieden voor de ontwikkeling van het leven. Omdat deze sterren vaak zeer actief zijn en sterke uitbarstingen van hoge energie UV- en röntgenstraling ondergaan - voor onbeschermde organismen zou dit dodelijk zijn.

Aan de andere kant kunnen levende wezens zich aanpassen aan deze omgeving - bijvoorbeeld gedeeltelijk onder de grond wonen of dieper in de oceaan. Recent hebben onderzoekers ook de theorie gepostuleerd dat buitenaards leven verder zou kunnen worden beschermd door biofluorescentie tegen te veel straling, net zoals koralen en planten op aarde. Via dit mechanisme kunnen "aliens" zelfs detecteerbaar zijn.

Mijlpaal op zoek naar leven

Maar het is duidelijk dat de superaarde K2-18b en de detectie van water in hun gasomhulling een mijlpaal zijn in de zoektocht naar een tweede aarde en leven in de ruimte. "Dit is de grootste stap ooit in de richting van ons doel om het leven op andere planeten te vinden - en te bewijzen dat we niet alleen zijn", zegt co-auteur Björn Benneke van de Universiteit van Montreal.

Tegelijkertijd maakt de detectie van water de superaarde K2-18 b een veelbelovend doelwit voor observaties met toekomstige, krachtigere telescopen zoals NASA's James Webb Space Telescope. "K2-18 b biedt ons een ongekende kans om meer inzicht te krijgen in de samenstelling en het klimaat van exoplaneten in de bewoonbare zone, " zeggen Tsiaras en zijn team. (Nature Astronomy, 2019; doi: 10.1038 / s41550-019-0878-9)

Bron: NASA / Goddard Space Flight Center, Universiteit van Montreal

- Nadja Podbregar