Aliens

Astronomi citplanētas K2-18b atmosfērā atklāj ūdens tvaikus un, iespējams, pat mākoņus

Pēdējo gadu laikā astronomi arvien vairāk atklāj citplanētas, uz kurām hipotētiski varētu eksistēt dzīvība, taču nevienu no tām nevar uzskatīt par Zemi Nr.2. Tāda noteikti nav arī 2015.gadā Keplera kosmiskā teleskopa atklātā superzeme K2-18b, kura 110 gaismas gadu attālumā no Zemes riņķo ap sarkanu pundurzvaigzni.

Jaunākais pētījums, kas ar nosaukumu "Ūdens tvaiki apdzīvojamā zonā, par Zemi astoņas reizes lielākās planētas K2-18b atmosfērā" (“Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18b”) publicēts 11.septembrī, liecina, ka citplanētas atmosfēra satur lielu daudzumu ūdens tvaiku. Atklājumu veikuši Londonas universitātes zinātnieku komanda Dr.Andžela Tsiaras (Angelos Tsiarass) vadībā.

Nākamajā dienā cita, Monreālas universitātes pētnieku komanda, kuru vadīja Bjorns Beneke (Björn Benneke), publicēja savu pētījumu tiešsaistes žurnālā arXiv.org. Benekes komanda K2-18b atmosfērā konstatēja ne tikai ūdens tvaikus, bet pat mākoņus.

No Zemes atšķirīga pasaule

Citplanēta K2-18b ir divas reizes lielāka par Zemi un tās masa ir astoņas reizes lielāka, nekā Zemei.

K2-18b riņķo ap sarkanu pundurzvaigzni, vienu apgriezienu ap to veicot 33 dienās. Tātad tās gads atbilst apmēram vienam Zemes mēnesim. Turklāt citplanēta atrodas apdzīvojamības zonā, kas nozīmē, ka uz tās virsmas, ja vien tāda ir, ūdens var eksistēt šķidrā veidā, kas ir ļoti svarīgs priekšnosacījums dzīvības pastāvēšanai.

Līdzīgi mūsu Mēnesim, kura viena puse ir mūžīgi vērsta pret Zemi, arī citplanēta K2-18b ir ar vienu pusi visu laiku pavērsta pret sarkano pundurzvaigzni. Ja tā, tad superzemes dienas pusi no nakts puses atdala šaura pastāvīga mijkrēšļa josla.

Tsiarasa komanda pieņem, ka K2-18b varētu būt pasaule, kuras virsmu pilnībā klāj šķidra ūdens okeāns vai arī uz tās ir diezgan lielas sauszemes platības. Taču pilnīgi pārliecināti viņi par to nav.

Savukārt Benekes komandas pētījuma rezultāti norāda uz to, ka K2-18b veido akmens un ledus serde, kuru apņem ļoti bieza atmosfēra.

Superzemes – pats izplatītākais planētu tips Piena ceļa galaktikā

Keplera kosmiskais teleskops ir atklājis simtiem Zemei līdzīgu planētu un paredzams, ka NASA satelīts atklāto citplanētu skaitu vēl tikai dubultos.

Šīs planētas, sauktas par superzemēm, kuru masa svārstās starp Zemes un Neptūna masu, iespējams, ir pats izplatītākais planētu tips mūsu Piena ceļa galaktikā.

“No visām jaunajām šī tipa citplanētām, kas tiks atklātas tuvāko desmitgažu laikā, K2-18b ir pirmā potenciāli apdzīvotā planēta, kura atklāta,” - sacīja pētījuma līdzautors Dr.Ingo Valdmans (Ingo Waldman). “Tas ir ne tikai tāpēc, ka K2-18b pieder pie izplatītākā planētu tipa Piena ceļa galaktikā, bet arī tādēļ, ka sarkanā zvaigzne, ap kuru tā riņķo, arī pieder pie biežāk sastopamā zvaigžņu tipa mūsu galaktikā,” - viņš piebilda (Sk.: Piena Ceļā gandrīz katrai zvaigznei ir vismaz viena planēta, atklajumi.lv, 24.03.2014.).

Ūdens tvaiki atmosfērā

Tsiaras komanda, analizējot Habla teleskopa 2016.–2017.gadā iegūtos datus par citplanētas K2-18b tranzītu, izmantojot tā saukto tranzīta spektroskopijas metodi, atklāja tās atmosfērā ūdens tvaikus.

“Kad notiek planētas tranzīts, daļu no zvaigznes gaismas absorbē planētas atmosfēra, tādējādi kļūstot saskatāma (..) To mēs arī cenšamies novērot,“ - paskaidroja Tsiaras. Pētnieki atklāja, ka citplanētas atmosfēras sastāvā ūdens ir no 0,01% līdz 50%. Tāpat viņi konstatēja, ka tā ir bagāta ar ūdeņradi.

Saskaņā ar pētījuma līdzautori, astrofizikas profesori Džovannu Tineti (Giovanna Tinneti), ar Habla teleskopu, izmantojot tranzīta spektroskopiju, citplanētas atmosfērā iespējams noteikt tikai ūdens esamību, nevis tā precīzu daudzumu.

Ūdens spektrālās pazīmes ir tik spēcīgas, ka pat gadījumā ja ūdens ir ļoti maz, jūs vienalga pamanīsiet tā esamību, sacīja Tineti.

Otra pētnieku komanda, kuru vadīja Beneke, ieguva liecības par ūdens tvaikiem un pat šķidra ūdens pilienus saturošiem mākoņiem citplanētas K2-18b atmosfērā. “Ūdens atklāšana uz citplanētas, kas nav Zeme, ir ļoti aizraujošs atklājums,” - pauda Tsiaras.

Turklāt tā ir mazākā citplanēta, kuras atmosfērā konstatēti ūdens tvaiki (Sk.: Neptūna lieluma eksoplanētas atmosfērā konstatēti ūdens tvaiki, aliens.lv, 14.10.2014.)

K2-18b atmosfēra

Tsiaras komanda piedāvā trīs K2-18b atmosfēras modeļus:

1. Atmosfēra bez mākoņiem, sastāv no ūdens un ūdeņraža–hēlija.
2. Arī bez mākoņiem, sastāv no ūdens, ūdeņraža–hēlija un [molekulārā] slāpekļa.
3. Atmosfēra ir ar ūdeni saturošiem mākoņiem, sastāv no ūdeņraža–hēlija.

Ņemot vērā datus, visi trīs modeļi ir vienlīdz ticami, sacīja Valdmans. Atbilde ir pa vidu starp šiem minētajiem variantiem, viņš piebilda. Pētnieks arī norādīja, ka pašreiz šo planētu un tās atmosfēru būtu ļoti grūti pētīt no Zemes.

Turpretim pēc Benekes komandas pētījuma rezultātiem K2-18b apņemošā biezā atmosfēra ir bagāta ar ūdeņradi un tajā ir mākoņi, kurus veido šķidra ūdens pilieni.

Tomēr lietus citplanētas virsmu nesasniedz, jo pēc Benekes ieskatiem, planētai tādas vispār nav. Turklāt, lietum līstot cauri biezajai atmosfērai, ūdens sasilst un iztvaiko, atkal veidojot jaunus lietus mākoņus.

Vai uz K2-18b ir iespējama dzīvība?

No visām atklātajām superzemēm K2-18b ir labākais kandidāts, uz kuras meklēt ārpuszemes dzīvību. Par to, ka citplanēta, iespējams, ir dzīvībai piemērota liecina vairāki fakti:

• K2-18b atrodas savas zvaigznes apdzīvojamības zonā; tā no centrālā spīdekļa saņem tikpat daudz enerģijas, kā Zeme no Saules. Tsiaras komandas aprēķini liecina, ka citplanētas virsmas temperatūra svārstās starp –72 un +47 grādiem pēc Celsija. Tas nozīmē, ka ūdens uz šīs planētas var eksistēt šķidrā stāvoklī.
• Citplanētas atmosfēra ir bagāta ar ūdeņradi un tā satur ūdens tvaikus. Iepriekšējie pētījumi liecina, ka citu planētu atmosfēras, kas bagātas ar ūdeņradi, satur arī citas dzīvības eksistencei nepieciešamās gāzes. “Šie pētījumi liek domāt, ka citplanētas, kuru atmosfērā ir daudz ūdeņraža gāzes, varētu būt mājvieta noteiktām dzīvības formām,” - sacīja Beneke.

Tomēr ir arī vairāki faktori, kas ierobežo dzīvības iespējamību uz K2-18b:

• Citplanētu ietver ļoti bieza un blīva atmosfēra, kas nozīmē, ka atmosfēras spiediens ir tik spēcīgs, ka dzīvība uz tās virsmas nevarētu eksistēt (Beneke komandas pētījuma secinājums). Beneke, neizslēdzot iespēju, ka šī tik ļoti no Zemes atšķirīgā pasaule tomēr ir apdzīvojama, norāda, ka tie noteikti nav dzīvnieki, kuri rāpo pa planētas virsmu. It īpaši jau tāpēc, ka planētai virsmas kā tādas nemaz nav, piebilst pētnieks.
• Potenciālo dzīvību uz citplanētas, iespējams, varētu apdraudēt diezgan biežie un spēcīgie sarkanās pundurzvaigznes solārie uzliesmojumi. Taču no otras puses, planētas atmosfēra, it īpaši, ja ticam Benekes pētījuma datiem, spētu aizsargāt uz tās eksistējošās dzīvības formas pret kaitīgo zvaigznes starojumu.

Arī tas, ka citplanēta ir vērsta pret zvaigzni ar vienu un to pašu pusi, neizslēdz dzīvības pastāvēšanu. Modelēšana liecina, ka zvaigznes enerģija vienmērīgi sadalās abās planētas pusēs, sacīja pētījuma līdzautors Valdmans.

Vēl ir nepieciešami tālāki pētījumi, lai apstiprinātu atklājumus uz K2-18b. Vajadzīgi labāki teleskopi, lai sīkāk izpētītu šīs citplanētas atmosfēru un arī citu superzemju atmosfēras. Džeimsa teleskops, kurš darbu sāks 2021.gadā, būs spējīgs detalizētāk izpētīt citplanētu atmosfēras, kas ir nākamais solis visu Keplera un TESS atklāto citplanētu izpratnē.

Eiropas Kosmosa aģentūras misiju ARIEL plānots sākt 2028.gadā un tā varēs izpētīt ap 1000 citplanētu atmosfēras. Projekta autori cer, ka ARIEL sniegs labāku izpratni par K2-18b un tai līdzīgām citplanētām.

Pētījuma līdzautore un ARIEL vadošā pētniece profesore Dž.Tineti: “Mūsu atklājums padara K2-18b par vienu no lieliskākajiem nākotnes pētījumu mērķiem. Līdz šim atklāts vairāk nekā 4000 citplanētu, bet mēs vēl arvien neko nezinām par to uzbūvi un dabu. Novērojot lielu planētu modeli, mēs ceram atklāt to ķīmijas, veidošanās un evolūcijas noslēpumus.”

Tuvāko desmit gadu laikā karstākais pētījumu temats būs jautājums, par to, kā attīstās dzīvība uz citplanētām ar ūdeņradi bagātām atmosfērām, sacīja Valdmans.

Avoti:
universetoday.com
space.com
space.com
space.com
space.com